增加發動機制動的方法和系統與流程

本公開涉及一種用于增加用于車輛發動機的發動機制動的方法和系統，并且具體但不排他地涉及用于當確定車輛正在下坡行駛時增加用于該車輛發動機的發動機制動的方法和系統。

背景技術：

通常車輛的駕駛員選擇較高擋位以便優化車輛的燃料經濟性。在車輛具有自動變速器的情況下，車輛的控制單元可以被配置為基于車輛的速度和駕駛員的扭矩需求來選擇適當的擋位。控制單元通常將使用算法來優化燃料經濟性、車輛性能或它們的組合。

在較長的下坡路段期間，例如在山路上，來自駕駛員的扭矩需求通常非常低。結果，自動變速器的控制單元將選擇高擋位以優化車輛的燃料經濟性。然而，由控制單元選擇的高擋產生低水平的發動機制動。因此，駕駛員必須依靠車輛的制動器來在較長的下坡路段期間使車輛減速。

制動器的這種使用可能導致制動器的制動片更快地磨損，這將導致更頻繁的制動片更換。此外，在較長的下坡路段期間大量使用制動器可能導致制動性能的降低。

技術實現要素：

根據本公開的一個方面，提供了一種增加用于車輛發動機的發動機制動的方法，所述方法包括：確定車輛在一段時間內的動能的變化；確定在所述時間段上從所述車輛的動力傳動系統的能量輸出；將動能的變化與能量輸出進行比較；以及當所述動能的變化大于所述時間段的能量輸出時，增加所述車輛的發動機制動。

在本公開的上下文中，術語“發動機制動”是指使用發動機內的制動力，而不是使用附加的外部制動系統，例如摩擦制動器，來使車輛減速。然而，在現代車輛的背景下，術語“發動機制動”可以應用于施加到車輛的動力傳動系統的任何適當的制動，例如由混合動力車輛的電機施加的制動。

該方法可以包括例如當動能的變化大于在所述時間段上的能量輸出時啟動(例如執行)車輛的變速器的降擋以增加發動機制動。變速器可以是手動變速器。該變速器可以是自動變速器。該方法可以包括使車輛的自動變速器換低擋。該方法可以包括向車輛的駕駛員提供指示以啟動變速器的降擋。該方法可以包括激活耦合到車輛的動力傳動系統的電機，以便增加發動機制動。

該方法可包括確定在所述時間段內克服車輛的滾動阻力(rollingresistance)所需的能量。在所述時間段內克服車輛的滾動阻力所需的能量可以通過在所述時間段上克服車輛的滾動阻力所需的功率的積分來確定。該方法可以包括將能量輸出與克服車輛的滾動阻力所需的能量進行比較。該方法可以包括當動能的變化加上克服車輛在所述時間段上的滾動阻力所需的能量大于在該時間段期間車輛的動力傳動系統的能量輸出時，增加車輛的發動機制動。

該方法可以包括確定克服車輛在所述時間段上的阻力(drag)所需的能量。在所述時間段上克服車輛的阻力所需的能量可以通過對克服在所述時間段上的車輛的阻力所需的功率進行積分來確定。該方法可以包括將能量輸出與克服車輛在所述時間段上的阻力所需的能量進行比較。該方法可以包括當在所述時間段上的動能的變化大于從車輛的動力傳動系統的能量輸出減去克服車輛在該時期內的阻力所需的能量時，增加車輛的發動機制動。

該方法可以包括使用以下中的至少一個來估計車輛的勢能的變化：所確定的車輛在所述時間段上的動能變化；在所述時間段內從所述車輛的動力傳動系統的確定的能量輸出；在所述時間段內克服車輛的滾動阻力所需的確定的能量；以及在所述時間段上克服車輛的阻力所需的確定的能量。

該方法可以包括使用一個或多個傳感器確定車輛的傾斜度。該方法可以包括使用一個或多個傳感器確定車輛的高度。該方法可以包括確定車輛的勢能，例如確定車輛在所述時段上的勢能的變化。該方法可以包括通過比較勢能的估計變化和由一個或多個傳感器確定的車輛的勢能變化來證實車輛正在下坡行駛。該方法可以包括響應于沒有成功確認車輛正在下坡行駛時而超控變速器的降擋。

該方法可以包括確定輸入到車輛的制動系統中的能量。該方法可包括當(例如僅當)制動系統的溫度大于預定溫度時增加發動機制動的水平。該方法可以包括響應于一個或多個發動機保護參數而超控增加發動機制動。

該時間段可以是可以由車輛的控制器執行的上述確定/計算的任何適當時間段。所述時間段可以在大約0.5秒至10秒的范圍內。所述時間段可以大于約60秒。例如，當車輛處于較長的下坡行駛時，例如當車輛從山路時向下行駛時，可以實施根據本公開的方法。

該方法可以包括確定在所述時段上的車輛的平均動能。該方法可以包括確定在所述時間段上供應給車輛的傳動系的平均能量。該方法可以包括將平均動能與提供給傳動系的平均能量進行比較。該方法可以包括當車輛的平均動能大于在所述時間段內供應到傳動系的平均能量時增加車輛的發動機制動。

根據本發明的另一方面，提供了一種用于增加車輛發動機的發動機制動的系統，所述系統包括控制器，所述控制器被配置為：確定車輛在一段時間內的動能的變化；確定在所述時間段上從所述車輛的傳動系的能量輸出；將動能的變化與能量輸出進行比較；并且當所述動能的變化大于所述時間段的能量輸出時，引起發動機制動量的增加。

本公開還提供一種軟件，諸如用于執行本文所述的任何方法的計算機程序或計算機程序產品，以及其上存儲有用于執行本文所述的任何方法的程序的計算機可讀介質。體現本公開的計算機程序可以存儲在計算機可讀介質上，或者其可以例如是諸如從因特網網站提供的可下載數據信號的信號形式，或者其可以是任何其他形式。

為了避免在說明書中出現不必要的重復工作和重復文本，僅相對于本公開的一個或多個方面或實施例來描述某些特征。然而，應當理解，在技術上可能的情況下，關于本公開的任何方面或實施例描述的特征也可以與本公開的任何其他方面或實施例一起使用。

為了更好地理解本公開并且更清楚地示出如何實現本公開，現在將通過示例的方式參考附圖，其中：

附圖說明

圖1示出了車輛的功率輸出相對于時間和車輛的動能相對于時間的圖示；和

圖2示出了增加發動機制動的方法。

具體實施方式

根據需要，在此公開本發明的具體實施方式；然而，應理解，所公開的實施方式僅僅是本發明的示例，也可以采用不同的和替代的形式實施本發明。附圖不一定按比例繪制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定組件的細節。因此，本文公開的具體結構和功能細節不應被解釋為限制性的，而僅僅以此為代表性的基礎來教導本領域技術人員從多個方面應用本發明。

當諸如小汽車、貨車、卡車或摩托車的車輛下坡行駛時，由于車輛的運動由重力輔助，所以從車輛的傳動系輸出的動力將較低。結果，對發動機存在低扭矩需求，并且可以選擇車輛的變速器的較高擋位，以便提高燃料經濟性。

圖1示出了車輛的傳動系相對于時間的功率輸出。功率輸出可以根據駕駛條件和/或駕駛員請求的扭矩而增加、減小或保持恒定。例如，當車輛沿著斜坡向上行駛和/或當車輛加速時，功率輸出的水平可以根據駕駛員的要求而增加。當車輛開始下坡時，駕駛員可以降低請求扭矩的水平，結果，來自發動機的功率輸出減小。在車輛裝配有自動變速器的情況下，變速器的控制器可以使變速器升擋以試圖提高燃料經濟性。在這種情況下，由于更長的傳動裝置，發動機制動的水平被降低，并且駕駛員可能必須更頻繁地使用車輛的制動系統以在下坡期間使車輛減速。在下坡期間制動系統的增加使用可能導致制動器的過熱和制動性能的降低。

本公開提供了一種增加車輛發動機的發動機制動的方法100，例如在較長的下坡時間段期間。發動機制動水平的增加使得能夠減少車輛的制動系統的使用，這可以有助于保持制動系統的性能，例如通過減少在下坡期間由制動系統產生的熱量。此外，本公開提供一種不使用被配置為確定車輛的位置、高度和/或傾斜度的系統的情況下來確定車輛是否正在下坡行駛的方法100。反而，方法100能夠僅基于車輛的操作參數來確定車輛是否正在下坡行駛。

在本公開的上下文中，術語“較長的下坡”被理解為是指具有足夠長度和/或傾斜角的下坡時間段，在該時間段中由于制動系統的使用水平而可能會對制動系統的性能產生不利影響。例如，當從山路向下行駛時可能經歷較長的下坡駕駛條件。在下坡時，可以在確定發動機的功率輸出的減小時執行變速器的升擋。下坡時間段可以在大約0.5至10秒的范圍內，或者可以根據道路的下坡部分的長度而大幅增加。然而，該方法可以在任何適當的下坡駕駛條件下和/或在任何適當的時間段內實施。例如，該時間段可以僅受車輛的控制器處理關于發動機和/或車輛的操作參數的數據所花費時間的限制。

方法100包括確定車輛的動能ke。更具體地，該方法包括確定車輛在時間段t內的動能的變化δke的步驟110，例如在大約0.5至10秒的范圍內的時間段。車輛的動能可以使用下面的等式1來確定，其中m表示車輛的質量，v表示車輛的速度。車輛的動能的變化可以通過例如使用等式2計算車輛在時期t內的動能來確定，這證明車輛的動能的變化可以是在第一時間t1的車輛的動能ket1和在第二時間t2的車輛的動能ket2之間的差值。

方法100包括確定在時間段t上從車輛的傳動系輸出的能量。從傳動系輸出的能量可以通過在時間段t上對從傳動系輸出的功率積分來確定。可以使用對車輛的傳動系的操作參數的直接測量來計算傳動系的功率輸出，例如測量發動機的輸出軸的轉矩和轉速。附加地或替代地，關于傳動系的功率輸出的數據可以從存儲在車輛的控制器上的數據庫(例如發動機性能圖)獲得。可以通過從數據庫中調用與車輛的傳動系的瞬時操作參數相對應的功率值，以離散的時間間隔來確定功率輸出。

在車輛在水平地形上行進的示例中，例如沒有任何實質性上升或下降的地形，并且忽略作用在車輛上的任何損失或外部力，車輛在周期t上的動能變化是等于在所述周期t內從車輛的傳動系輸出的能量。方法100包括將動能的變化與從傳動系輸出的能量進行比較。

在車輛上坡或下坡并且忽略作用在車輛上的任何損失或外部力的另一示例中，車輛在時間段t上的動能的變化將不同于在所述時間段t中車輛的傳動系輸出的能量。在例如，在車輛在山路上上坡或下坡的情況下，車輛的動能的變化將是車輛的傳動系輸出的能量poutput和車輛的勢能pe變化δpe的函數，如等式3所示。

δke(dt)≈f(δpe(dt),∫poutput(dt))(3)

在動能的變化不等于從車輛的傳動系輸出的能量的那些情況下，可以推斷出車輛的勢能已經改變，因此車輛不在平地上行駛。更具體地，如等式4所示，如果車輛在時間段t上的動能的變化大于在時間段t期間從車輛的傳動系輸出的能量，則可以推斷車輛正在下坡行駛。此外，車輛的勢能的變化可以通過計算動能的變化與在時間段t內從車輛的傳動系輸出的能量之間的差值來估計。

δke(dt)>∫poutput(dt)(4)

參考圖1，方法100包括：確定時間t1和t2之間的車輛的動能的變化的步驟110；確定在時間t1和t2之間從車輛的傳動系輸出的能量的步驟120；以及將在時間t1和t2之間的車輛的動能的變化與在時間t1和t2之間的車輛的傳動系輸出的能量進行比較的步驟130。在動能變化大于在時間t1和t2之間從傳動系輸出的能量的情況下，如等式5所示，方法100包括執行車輛的變速器的降擋的步驟140。步驟140可以僅在動能與從傳動系輸出的能量之間的差大于預定值時進行，例如僅當動能為從傳動系輸出的能量的大約120％時。

本公開提供了一種增加發動機制動水平的方法100，使得駕駛員不需要太多地依賴車輛的制動系統來在下坡時間段(例如較長的下坡駕駛條件)期間使車輛減速。結果，制動系統的制動片的工作溫度可以保持在較低的溫度，這有助于防止制動性能的損失，以確保在緊急情況下的足夠的制動性能。

在另一個示例中，車輛的動能的變化可以是在該時間段上從車輛的傳動系輸出的能量、車輛在該時間段上的勢能的變化、在該時間段上克服滾動阻力所需的能量和/或在該時間段上克服車輛的阻力所需的能量的函數，如等式6所示。因此，方法100可以包括確定克服車輛在時間段t期間滾動阻力所需的能量的步驟和/或確定克服車輛在時間段t期間的阻力所需的能量的步驟。克服車輛的滾動阻力所需的能量可以通過對在時間段t克服滾動阻力所使用的功率prr量進行積分來確定。以同樣的方式，克服車輛的阻力所需的能量可以通過對在時間段t克服阻力所使用的功率pd量進行積分來確定。

δke(dt)≈f(∫poutput(dt),δpe(dt),∫pd(dt),∫prr(dt))(6)

瞬時滾動阻力prr可以使用公式7確定，其中crr是無量綱滾動阻力系數，n是法向力，即垂直于車輛車輪所在的表面的力，v是車輛相對于道路的速度。瞬時阻力功率(dragpower)pd可以使用公式8來確定，其中ρ是車輛周圍空氣的密度，cd是無量綱阻力系數，a是車輛的橫截面積，v是車輛相對于空氣的速度。

prr＝crrnv(7)

在方法100包括確定克服滾動阻力所需的能量和/或克服車輛阻力所需的能量的情況下，當如等式9所示，將在時間t1和t2之間的動能的變化與從傳動系輸出的能量的變化進行比較時，可以考慮這些因素。方法100可以包括當對下述內容的總和大于在時間t1和t2之間的車輛的傳動系輸出的能量時，執行車輛的變速器的降擋的步驟：在時間t1和t2之間車輛的動能的變化；在時間t1和t2之間克服車輛的滾動阻力所需的能量；和在時間t1和t2之間克服車輛的阻力所需的能量。以這種方式，當確定車輛正在下坡行駛時，可以增加由車輛的傳動系產生的發動機制動量。

方法100可以包括使用一個或多個傳感器確定車輛的高度和/或傾斜度。例如，車輛可以配備有被配置為確定車輛的位置和/或高度的全球定位衛星(gps)系統。方法100可以包括使用由gps系統得出的高度數據來確定在時間段t內車輛的勢能的變化。可以使用等式10來計算車輛的勢能的變化，其中m是車輛的質量，g是重力常數，δh是車輛的高度變化，例如車輛在時間t1的高度和車輛在時間t2的高度。以這種方式，可以在時間段t中計算車輛的勢能的變化。

δpe＝mgδh(dt)(10)

該方法可以包括基于所確定的車輛在時間t1和t2之間的動能的變化、在時間t1和t2之間克服車輛的滾動阻力所需的能量、在時間t1和t2之間克服車輛的阻力所需的能量、以及在時間t1和t2之間從車輛的傳動系輸出的能量來估計車輛的勢能變化的步驟。例如，可以使用等式11來估計車輛的勢能的變化。

方法100可以包括將使用等式10確定的勢能的變化(即借助于一個或多個傳感器)與使用等式11確定的勢能的估計變化進行比較的步驟。該方法可以包括利用使用等式10確定的勢能變化與使用等式11確定的勢能估計變化之間的比較來證實車輛正在下坡行駛的步驟。以這種方式，使用等式11確定的勢能估計變化可以用于確定gps系統是否正常工作。此外，使用等式11確定的勢能變化與使用等式11確定的勢能估計變化之間的比較可以用于指示車輛的滾動阻力功率和/或阻力功率是否意外地高，例如當使用等式10確定的勢能的變化小于使用等式11確定的勢能的估計變化時。

在使用等式10確定的勢能變化的得出值和使用等式11確定的勢能估計變化不同的情況下，方法100可以包括超控車輛的變速器的降擋的步驟，因為數值之間的差異可能表明車輛系統中的一個或多個(例如癟輪胎和/或部署的空氣制動器/擾流器)存在問題。

方法100可以包括確定輸入到車輛的制動系統中的能量，例如方法100可以包括確定制動系統的制動片的溫度。方法100可以包括僅當制動系統的溫度大于預定溫度時執行車輛的變速器的降擋的步驟。以這種方式，用于增加發動機制動的系統可僅在識別出制動系統的操作效能處于風險中時被激活，例如在需要駕駛員大量使用車輛的制動系統的駕駛條件期間。

本領域技術人員將理解，盡管已經參考一個或多個示例通過示例描述了本公開，但是本公開不限于所公開的示例，并且可以在不脫離由所附權利要求限定的本公開的范圍的情況下構造替代示例。

盡管上面描述了示例性實施例，但是這些實施例并不旨在描述本發明的所有可能形式。相反，說明書中使用的詞語是描述性詞語而不是限制性詞語，并且應當理解，在不脫離本發明的構思和范圍的情況下可以進行各種改變。另外，各種實施實施例的特征可以組合以形成本發明的其它的實施例。