技术领域
[0001] 本
发明涉及一种对用于车辆的制动系统进行控制的方法。
背景技术
[0002] 在美国
专利号8,005,422中披露了一种对混合
电动车辆的减速速率进行控制的方法。
发明内容
[0003] 在至少一个实施方案中，提供了一种对用于车辆的制动系统进行控制的方法。该方法可以包括暂时禁用该车辆通过一个
再生制动系统进行的制动而同时允许通过该主制动器进行制动。可以应用一个主制动器来提供主制动器
力矩。在应用该主制动器时可以获取车辆速度数据、车辆斜度数据、以及主制动器压力数据。可以确定一个主制动器力矩曲线图，该曲线图包括一组车辆速度值、一组主制动器压力值、以及一组主制动器力矩值。该组主制动器力矩值可以至少部分地基于该组车辆速度值以及车辆斜度数据。
[0004] 在至少一个实施方案中，提供了一种对用于车辆的制动系统进行控制的方法。该方法可以包括按一个预定
速度曲线图对车辆进行推进。可以应用一个主制动器来提供主制动器力矩。力矩是可以通过一个
电动机器来提供的以维持该预定速度曲线图。在应用该主制动器时可以获取车辆速度数据、车辆斜度数据、电动机器
电流数据、以及主制动器压力数据。可以确定一个主制动器力矩曲线图，该主制动器力矩曲线图包括一组车辆速度值、一组主制动器压力值、以及一组主制动器力矩值。该组主制动器力矩值可以至少部分基于该组车辆速度值和车辆斜度数据。
[0005] 在至少一个实施方案中，提供了一种对用于车辆的制动系统进行控制的方法。该方法可以包括确定车辆速度是否超过一个
阈值速度值并确定是否存在一个校准事件。当车辆速度超过一个阈值速度值并存在校准事件时，可以暂时禁用车辆通过再生制动系统进行的制动或者可以按一个预定速度曲线图来推进车辆。可以应用一个主制动器来提供一个主制动器力矩。可以获得车辆速度数据、车辆斜度数据、以及主制动器压力数据。可以确定一个主制动器力矩曲线图，该主制动器力矩曲线图包括一组车辆速度值、一组主制动器压力值、以及一组主制动器力矩值。该组主制动器压力值中的每个成员以及该组主制动器力矩值中的每个成员可以与该组车辆速度值的一个对应成员相关联。该组主制动器力矩值可以至少部分地基于该组车辆速度值、车辆
质量以及车辆斜度数据。
附图说明
[0006] 图1是具有一个制动系统的示例性车辆的示意图。
[0007] 图2是对制动系统进行控制的一种方法的一个实施方案的
流程图。
[0008] 图3是对制动系统进行控制的一种方法的另一个实施方案的流程图。
具体实施方式
[0009] 如所要求的，在此披露了本发明的多个详细的实施方案；然而，应该理解的是这些披露的实施方案仅仅是本发明的可以通过不同形式和替代形式来实施的示例。这些附图不必是按比例的；某些特征可以被夸大或最小化以便示出具体部件的细节。因此，在此披露的具体结构的和功能细节不被解释为限制，而仅仅作为用于传授本领域技术人员不同地应用本发明的一个代表性
基础。
[0010] 参见图1，示出了一个示例性车辆10。车辆10可以具有任何适合的类型，如
机动车辆，像
卡车、大客车、农机设备、军事运输或武装车辆，或者用于陆地、空中、或海洋
船舶的货物装载设备。在一个或多个实施方案中，车辆10可以包括用于运输货物的拖车。
[0011] 车辆10可以配置成混合动力车辆，该混合动力车辆可以具有多个动力源，这些动力源可以用来推进车辆10。这样，车辆10可以具有一个混合动力传动系12，该混合动力传动系可以对一个或多个牵引轮组件14提供转矩。在至少一个实施方案中，传动系12可以包括一个第一动力源20、一个第二动力源22、一个电动机器24、一个
分动器单元26、以及一个或多个车桥组件28。
[0012] 第一动力源20和第二动力源22可以提供动力，该动力可以用来旋转一个或多个牵引轮组件14。在至少一个实施方案中，第一动力源20可以被配置成一个内燃
发动机，该内燃发动机可以适配成燃烧任何适合类型的
燃料，如
汽油、柴油燃料或者氢。第二动力源22可以被配置成一个电功率源，如
电池、电容器、或
燃料电池。
[0013] 第一动力源20和第二动力源22可以联接到或者可以配置成驱动该电动机器24。电动机器24可以具有任何适合的类型，如电动机或电动机-发
电机。在一个或多个实施中第一动力源20和第二动力源22可以独立地或同时给电动机器24提供动力。
[0014] 分动器单元26可以联接到电动机器24上或者可以由该电动机器驱动。分动器单元26可以具有任何适合的类型，如本领域技术人员已知的多
齿轮“步进比率（step ratio）”传动或无电力无转换器式传动。
[0015] 车桥组件28可以联接到一个或多个牵引轮组件14上。在图1中，示出了包括两个车桥组件28的一个串接车桥构形。被置于最靠近车辆10的前部或图1顶部的车桥组件28可以称为一个前部后桥组件而另一个车桥组件28可以称为一个后部后桥组件。任选的是，可以提供额外的车桥组件，这些额外的车桥组件可以被
串联地联接在一起。分动器单元
26的一个输出可以通过一个
驱动轴30联接到前部后桥组件28的一个输入上。前部后桥组件28的一个输出可以经由一个驱动轴32（如果提供的话）被选择性地联接到后部后桥组件
28的一个输入上。此外，每个车桥组件28可以各自具有至少一个输出，该至少一个输出可以联接到一个牵引轮组件14上。例如，每个车桥组件28可以被选择性地或非选择性地联接到其上可以放置一个或多个牵引轮组件14的一个对应的
车轮轴34或半轴上。
[0016] 车辆10还可以包括一个制动系统40。该制动系统40可以包括一个再生制动系统42和一个主制动系统44。
[0017] 当该再生制动系统42被用来制动车辆10或使车辆速度减慢时该再生制动系统可以收集
动能。在一个或多个实施方案中回收的
能量可以从这些车辆牵引轮组件14沿传动系12传输以驱动电动机器24并且可以用来对第二动力源22充电。
[0018] 主制动系统44可以包括一个或多个摩擦或主制动器46。一个主制动器46可以被置于邻近一个牵引轮组件14或车轮轴34。主制动器46可以具有任何适合的构形，如一个
鼓式制动器或
盘式制动器。
[0019] 可以提供一个或多个
控制器或控
制模块50来监测和控制该车辆10的不同部件和系统。例如，该
控制模块50可以电连接到传动系12的多个部件（如第一动力源20、第二动力源22、电动机器24、以及分动器单元26）上或者与这些部件通信以监测和控制它们的操作和性能。该控制模块50还可以监测和控制该制动系统40，如以下更详细地予以讨论的。另外，该控制模块50还可以处理来自不同输入装置或
传感器的输入
信号或数据。这些输入装置可以包括一个车辆速度传感器60、一个制动
踏板传感器62、一个或多个制动器
压力传感器64、一个斜度计66、一个拖车检测传感器68、一个或多个空气
弹簧压力传感器70、以及一个操作者通信装置72。
[0020] 车辆速度传感器60可以被提供用来检测车辆10的速度。车辆速度传感器60可以具有任何适合的类型，如本领域技术人员已知的。
[0021] 一个制动踏板传感器62可以被提供用来检测一个制动输入命令，该制动输入命令可以由车辆驾驶者或操作者来提供。例如，该制动踏板传感器62可以检测：制动踏板的
位置或连接到制动踏板上或者由该制动踏板操作的一个部件（如一个踏板
阀，该踏板阀可以调整提供到继动阀的控制空气压力，该继动阀可以控制空气到一个或多个制动器的供给）的位置或运行状态。检测到的制动踏板的位置可以用来控制由制动系统40提供的制动力矩。制动力矩可以由再生制动系统42和/或主制动系统44提供。在主制动系统44的情况下，该控制模块50可以控制一个阀的操作，该阀控制着提供给主制动器46的
流体压力。流体压力输出可以与检测到的制动踏板的运动
角度或该制动踏板的致动程度成比例。
[0022] 一个制动器压力传感器64可以被提供用来检测流体压力，该流体压力被提供用来控制或致动一个主制动器46。例如，一种加压流体（如压缩空气或液压流体）可以被用来致动该主制动器46。为简明起见，图1示出了一个制动器压力传感器64。
[0023] 一个斜度计66可以被提供用于检测、测量、和/或确定车辆10的斜面角度或倾斜角度。这类测量值可以指示车辆10所处的道路坡度或路面倾斜度。斜度计66可以包括或者可以基于全球
定位系统（GPS）所提供的海拔数据和/或由车辆上的斜度计传感器提供的数据。在至少一个实施方案中，斜度计66可以提供数据，该数据指示了车辆10相对于仿真地平线被倾斜或被下斜的角度数。
[0024] 一个拖车检测传感器68可以被提供用来检测拖车是否被安装到车辆10上。拖车检测传感器68还可以检测或提供识别多个单独拖车的数据。这样，来自拖车检测传感器68的数据可以被用来基于拖车识别数据的改变而确定何时不同的拖车被联接到车辆10上。
[0025] 这些空
气弹簧压力传感器70可以被提供作为车辆10的
悬架系统的一部分。一个空气弹簧压力传感器70可以检测提供给空气弹簧的加压流体（如压缩空气）的压力，该空气弹簧可以是车辆悬架系统的一部分。来自这些空气弹簧压力传感器70的数据可以被用来检测车辆10或者车辆10的一部分（如拖车）的重量。
[0026] 操作者通信装置72可以被提供用来接收来自操作者的输入。操作者通信装置72可以具有任一适合的类型或任何适合的类型，如
开关、按钮、传感器、显示器、
触摸屏或类似物。操作者通信装置72可以被用来输入不能预先确定的或由传感器提供的数据，如在车辆10未装备一个或多个先前讨论的传感器时的情况就可以如此。例如，操作者通信装置72可以便于关于识别拖车、车辆重量、以及是否已经执行车辆部件维护（如主制动器46）的信息的输入。另外，操作者通信装置72可以允许操作者启用或设定一个车辆
巡航控制系统，该系统可以与该控制模块50相关或者使用该控制模块来控制。
[0027] 该控制模块50还可以监测和控制该制动系统40。例如，该控制模块50可以监测和控制由再生制动系统42和主制动系统44所提供的制动力矩的量值。这种控制可以包括对由再生制动系统42和主制动系统44所提供的制动力矩的量值进行混合，从而车辆操作者不会察觉在再生制动与主制动之间有明显过渡。该主制动器力矩的一个相当准确的估算可以用来提供平滑的混合和/或充分的制动性能。主制动器力矩可以由于多种因素而改变，如主制动器的类型、制动片的材料、制动器尺寸、以及制动条件（如，新的或磨光的制动片或由于重度制动事件而引起的
变形）。可以发展和更新一个主制动器力矩曲线图来考虑这些因素来，由此提供可以反映实际主制动器性能的主制动器力矩的估算。在控制模块50与主制动系统44之间的通信是通过图1中的连接
节点B1、B2、B3和B4来表示的。
[0028] 一个主制动器力矩曲线图可以基于车辆10运动时可以作用在车辆上的力。这些力包括空
气动力学阻力（F空气）、
滚动阻力（F滚动）、坡度阻力（F坡度）以及制动力（F制动）。制动力可以基于再生制动系统42和/或主制动系统44的贡献。如果没有应用再生制动，则制动力可以是由于该主制动系统44的单独操作而引起的。如果应用了再生制动，那么由再生制动系统42产生的制动力贡献可以是基于可表示由再生制动系统42提供的力矩的数据。这样的数据可以是预先确定的并且可以基于电动机器24的性能特征或负载循环。
[0029] 制动力（F制动）可以由以下关系来确定：
[0030] F制动=m*a-F空气–F滚动–F坡度
[0031] 其中：
[0032] m= 车辆质量
[0035] F滚动= 滚动阻力；并且
[0036] F坡度= 坡度阻力
[0037] 车辆质量可以包括车辆10的卡车或
牵引车部分的质量和联接到牵引车上的一个拖车的质量。车辆质量可以是一个预定的值，由操作者输入和/或可以是至少部分地基于空气弹簧压力传感器70的数据。例如，在一个或多个实施方案中车辆10的牵引车部分的质量可以是预先确定的并且该拖车的质量可以基于空气弹簧压力传感器70的数据。
[0038] 车辆加速度可以基于车辆速度数据，如通过对车速或速度随时间的变化进行整合。
[0039]
空气动力学阻力可以是由空气施加在车辆10上的阻力。空气动力学阻力可以是基于车辆实验的一个预定值或者可以是基于车辆速度随时间的改变来计算的，如在车辆
滑行事件过程中，可以不致动该制动系统40而使车辆10减速。
[0040] 滚动阻力可以是由于路面和其他摩擦作用所引起的。滚动阻力可以是一个预定的值、基于轮胎压力的一个预定的函数、或者还可以是与空气动力学阻力类似地或者与其相结合来计算的。
[0041] 坡度阻力可以是由于重力和道路倾斜引起的。坡度阻力可以基于斜度计数据或者表示车辆海拔改变的数据来计算。坡度阻力在一个平坦表面上可以为零，并且可以取决于车辆10是上坡行驶或是
下坡行驶而具有正的或负的符号。
[0042] 制动力（F制动）可以被用来计算制动力矩（T制动）如由以下关系所示出的：
[0043] T制动＝F制动＊r轮胎
[0044] 其中：
[0045] F制动＝制动力；并且
[0046] r轮胎＝轮胎半径
[0047] 轮胎半径可以是基于轮胎压力和/或安装在车辆10上的轮胎尺寸的一个预定的值，该轮胎半径可以由车辆制造商来
指定和/或可以由操作者输入。这个数据可以存贮在该控制系统50的
存储器中。
[0048] 参见图2和图3，示出了对车辆制动系统40进行控制的示例性方法的流程图。如本领域普通技术人员将认识到的，这些流程图可以表示在
硬件、
软件、或硬件与软件的组合中可以实行或产生影响的控制逻辑。例如，这些不同的函数可以受到一个编程的
微处理器的影响。这个控制逻辑可以通过使用多个已知的编程和处理技术或策略来实施，并且不限于所展示的次序或顺序。举例来说，可以在实时控制应用中使用中断或事件驱动处理而不是如所展示的一个纯粹的顺序策略。类似地，可以使用并行处理、多任务处理、或多线程系统和方法。
[0049] 控制逻辑可以独立于用来发展和/或实施所展示的控制逻辑的具体编程语言、
操作系统、处理器、或
电路。同样，取决于具体的编程语言和处理策略，可以在完成该控制方法的同时，基本上在同一时刻通过所展示的顺序或者通过不同顺序来执行不同的函数。所展示的函数可以被
修改、或者在某些情况下可省略，而不会背离本发明的精神或范围。
[0050] 在至少一个实施方案中，一种方法可以由该控制模块50执行并且可以被实施成一个闭环控制系统。此外，可以基于车辆10的运行状态来使用或禁用该方法。
[0051] 参见图2，示出了对车辆制动系统40进行控制的第一方法。
[0052] 在框100，该方法可以通过确定车辆10的速度是否超过一个阈值速度值来开始。这个步骤可以执行两个功能。首先，这个步骤可以确定车辆10是否处于运动中。其次，这个步骤可以确定车辆10是否正在用可以获得可接受的数据的一个速度进行移动。车辆速度可以由车辆速度传感器60来提供。这个阈值速度值可以是一个预先确定的值并且可以是基于车辆开发实验的。在至少一个实施方案中，该阈值速度值可以是每小时至少10英里（16.1Km/h）。如果车辆速度没有超过阈值速度值，则该方法可以在框102结束。如果车辆速度超过阈值速度值，则该方法可以在框104继续。
[0053] 在框104，该方法可以确定是否要求一个制动命令。一个制动命令可以是在制动踏板被致动时被要求的。制动踏板的致动可以由制动踏板传感器62来检测。如果没有要求制动命令，则该方法可以在框102结束。如果要求了一个制动命令，则该方法可以在框106继续。
[0054] 在框106，该方法可以确定是否存在一个校准事件或校准条件。一个校准事件可以存在于不同情形中，如：当一个不同的卡车拖车被联接到车辆上时；车辆10的重量的改变超过了一个预定的重量阈值；自从最后的校准事件后已经发生一个预定数目的制动命令；当在主制动器上已经执行了维护时（例如，更换制动片或制动部件）；当已经过去一个预定的维护间隔；以及在自从先前的校准事件后已经过去一个预定的时间量时。如果不存在一个校准事件，那么该方法可以在框102结束。如果存在一个校准事件，则该方法可以在框108继续。
[0055] 在框108，可以暂时禁用再生制动。可以通过禁止能量回收或禁止电动机器24作为由一个牵引轮组件14的旋转来提供动力的发电机而运行来禁用再生制动。
[0056] 在框110，可以应用这些主制动器46。主制动器46可以在基于操作者输入的一个力或者在一个预定的主制动器压力下被应用。
[0057] 在框112，在应用一个主制动器46时可以获得或收集数据。可以收集到的数据可以包括车辆速度数据、主制动器压力数据、以及任选的车辆斜度数据。可以在时间上对这样的数据进行
采样。采样的数据可以用来发展一组车辆速度值和一组主制动器压力值。举例来说，一个车辆速度值和主制动器压力值可以被采样或者与不同的离散时间相关联并且被收集以构成每个组。
[0058] 在框114，该方法可以确定是否满足数据收集的属性或数据收集的条件。当车辆速度继续超过阈值速度值，发出制动命令，并且没有检测到快速的制动踏板操作或制动踏板位置的快速改变时是可以满足数据收集的属性的。快速制动踏板操作可以基于预定的属性，如在制动踏板的致动与释放之间的改变的预定速率。如果满足数据收集的属性，那么该方法可以返回到框112以继续获得数据。如果不满足数据收集的属性，那么该方法可以在框116继续。
[0059] 在框116，数据可以得到处理。
数据处理可以包括对数据进行过滤以忽略在一个预定时间段上获得的数据。例如，在该制动踏板开始致动之后的最初0.5至1.0秒期间的数据是可以忽略的，以便有效地滤出或忽略在主制动系统44进入稳态制动或部件致动特性稳定化之前可以获得的数据。数据处理还可以包括计算一组主制动器力矩值。这类计算可以采用先前讨论的这些公式。此外，可以采用统计
算法来确定制动器力矩对制动器压力的曲线图。例如，统计分析，如最小二乘方拟合可以应用到该组主制动器力矩值上以提供表示在不同的制动器压力值下所期望的主制动器力矩最佳拟合线。此外，数据的处理可以包括评估或与现有的主制动器力矩数据进行比较。例如，可以进行评估或比较来确定处理过的数据是否已经与当前主制动器力矩曲线图相关的先前或现有数据发生显著改变。可以使用多个预定的参数来确定一个显著改变。举例来说，一个预定的偏差量或公差范围可以用于评估的目的。这样，当处理过的数据不同于现有数据多于预定的偏差量时，就可能存在一个明显的改变。如果存在明显改变，该方法不能以框118继续。如果不存在明显改变，则该方法可以结束或者不以框118继续。
[0060] 在框118，处理过的数据可以被用来更新存储的参数以用于在未来制动事件中使用。例如，处理过的数据可以被用来更新一个可以贮存主制动器力矩曲线图的查寻表。主制动器力矩曲线图可以包括三个维度的数据，如主制动器力矩数据、主制动器压力数据、以及车辆速度数据。主制动器力矩数据可以如先前描述的被计算和存储，这样使得主制动器力矩或最佳拟合线数据是与相应的制动器压力数据值和/或车辆速度数据相关联的。这样，主制动器力矩的评估是可以对于在控制未来制动事件中的并且估算该主制动器力矩中的使用是可供使用的，它在不同的制动系统运行条件下将是可供使用的。
[0061] 参见图3，在此提供了对车辆制动系统40进行控制的另一种方法。在这个实施方案中，再生制动可以不被禁用。此外，这种方法作为车辆维护程序的一部分可以适合由技师反复执行以在主制动器压力和/或车辆速度的较宽的范围上提供更全面的数据。这样，该方法可以响应于技师或操作者的命令输入而启动，如通过一个操作者通信装置72提供的命令。为了简短起见，图3中的流程图假定希望执行该方法并且因此没有示出启动执行该方法的一个命令。
[0062] 在框200，类似于以上描述的框100，该方法可以通过确定车辆10的速度是否超过一个阈值速度值来开始。如果车辆速度没有超过该阈值速度值，则该方法可以在框202结束。如果车辆速度超过该阈值速度值，则该方法可以在框206继续。
[0063] 在框206，类似于以上的框106，该方法可以确定是否存在一个校准事件。除了以上讨论的这些因素之外，当启用一个巡航控制系统时可以存在一个校准事件。如果不存在一个校准事件，那么该方法可以在框202继续。如果存在一个校准事件，则该方法可以在框208继续。
[0064] 在框208，车辆10可以按一个预定的速度曲线图来推进。这个预定的速度曲线图可以包括以一个恒定速度来推进车辆10或者可以包括以一个预定的速率使车辆10减速。这个闭环速度控制系统可以用来以恒定速度推进车辆10，或者以预定速率使车辆10减速。
此外，可以使用手动或非闭环速度控制系统。举例来说，可以执行一个预定的校准子程序以便对车辆操作者或技师提供指令和/或反馈。例如，该子程序可以指令技师以具体预定的速度或速度曲线图来推进车辆并且可以提供关于是否获得或维持了所希望的速度的反馈。
这类指令和/或反馈可以通过操作者通信装置72来提供。
[0065] 在框210，类似于以上的框110，可以应用这些主制动器46。这些主制动器46可以在启用该预定速度曲线图之前、与之同时或者之后被应用。可以按预定的主制动器压力来应用一个主制动器46，该主制动压力可以是足够低的以用来通过第一和/或第二动力源20、22来补偿而维持预定的速度曲线图。例如，由第一动力源20和/或第二动力源22提供的用来驱动电动机器24的能量可以用来至少部分地抵消由这些主制动器46所施加的制动力。这样，该方法可以用来映射或评估在可以提供再生制动的条件下的主制动性能。可以提供再生制动的这些条件可以是基于传动系12的容量或能力的。此外，该方法能以在保持主制动器压力恒定时在不同的车辆速度下被执行多次。可替代的是，该方法可以在保持主制动器压力恒定或者使车辆10以恒定速率减速时在不同的预定主制动器压力下被执行多次。例如，可以使用不同的预定制动器压力，如5psi、10psi、15psi等。而且，这些预定的制动器压力可以作为预定义的校准子程序（可以对车辆操作者或技师提供指令和/或反馈）的一部分而被包括在内。例如，该子程序可以指令技师以预定制动器压力来制动该车辆并且可以提供关于是否获得或维持了所希望的制动器压力的反馈。这类指令和/或反馈可以通过操作者通信装置72来提供。
[0066] 在框212，类似于以上的框112，可以获得或收集数据。另外，因为再生制动系统42未被禁用而可以获得来自再生制动系统的数据。这种数据可以包括监测电动机器24的性能特性，如电流，以确定或估算由电动机器24克服的或反对的主制动器力矩。
[0067] 在框214，类似于以上的框114，该方法可以确定是否满足数据收集的属性或数据收集的条件。如果满足了数据收集的属性，则该方法可以返回到框212以继续获得数据。如果不满足数据收集的属性，则该方法可以在框216继续。
[0068] 在框216，类似于以上的框116，可以对数据进行处理。
[0069] 在框218，类似于以上的框118，处理过的数据可以用来更新存储的参数以用于在未来制动事件中使用。
[0070] 虽然以上描述了多个示例性实施方案，但这些实施方案并不旨在描述本发明的所有可能的形式。而是，在本
说明书中使用的这些文字是说明性而不是限制性的文字，并且应该理解的是可以做出不同的改变而不背离本发明的精神和范围。另外，不同实现实施方案的特征可以组合以便形成本发明的另外的实施方案。
