车辆速度控制系统和控制车辆的减速能量的方法与流程

车辆速度控制系统和控制车辆的减速能量的方法
发明领域
[0001]
本发明涉及一种车辆速度控制系统和控制车辆的减速能量的方法。


背景技术：

[0002]
车辆速度可以通过包括制动器和其它减速装置的各种机构来控制。制动器和减速器可以被用于例如在车辆沿斜坡的下降移动期间使车辆减速或防止加速。传统的制动器和减速器可能浪费能量，因为使用例如发动机制动器、行车制动器、变速器减速器或电减速器的传统制动或减速装置将车辆的动能和/或重力能转换成热。


技术实现要素：

[0003]
在权利要求书中陈述了本公开的示例的各个方面。
[0004]
根据本公开的实施例，提供了一种用以控制车辆的减速能量的速度控制系统。所述系统包括：能量存储装置，所述能量存储装置被配置成吸收和存储所述车辆的减速能量，并且具有至少部分地由所述能量存储装置的温度和充电状态确定的功率吸收极限；非能量存储减速器，所述非能量存储减速器被配置成吸收所述车辆的减速能量；和控制器，所述控制器被配置成将所述减速能量路由到所述能量存储装置直到所述功率吸收极限为止，并且将所述减速能量的剩余部分路由到所述非能量存储减速器。
[0005]
所述非能量存储减速器可以包括非冷却式减速器。所述非冷却式减速器可以包括发动机制动器和/或电减速器。所述非冷却式减速器具有非冷却式减速器吸收极限，所述控制器可以被配置成将所述减速能量路由到所述非冷却式减速器直到所述非冷却式减速器吸收极限为止。所述系统可以包括第二非能量存储减速器，所述第二非能量存储减速器被配置成吸收所述车辆的减速能量，所述控制器可以进一步被配置成将所述减速能量的第三部分路由到所述第二非能量存储减速器。所述第二非能量存储减速器可以包括冷却式减速装置。所述冷却式减速装置可以包括变速器减速器和/或摩擦制动器。所述控制器可以被配置成通过以所述能量存储装置、所述非能量存储减速器和所述第二非能量存储减速器的顺序路由所述减速能量来确定吸收所述车辆的减速能量的优先顺序。
[0006]
根据本公开的实施例，提供了一种控制车辆的减速能量的方法。所述方法包括：确定所述车辆的能量存储装置的充电状态；确定所述车辆的能量存储装置的温度；基于所述能量存储装置的温度和所述能量存储装置的充电状态而确定所述能量存储装置的功率吸收极限；用所述能量存储装置吸收所述减速能量的第一部分直到所述功率吸收极限为止；和用非能量存储减速器吸收所述减速能量的第二部分。
[0007]
吸收所述减速能量的第二部分可以包括：用非冷却式减速器吸收所述减速能量的第二部分。用所述非冷却式减速器吸收所述减速能量的第二部分可以包括：用发动机制动器和/或电减速器吸收所述减速能量的第二部分。用所述非冷却式减速器吸收所述减速能量的第二部分可以包括：用所述非冷却式减速器吸收所述减速能量的第二部分直到非冷却式减速器吸收极限为止。所述方法可以进一步包括：用第二非能量存储减速器吸收所述减
速能量的第三部分。用所述第二非能量存储减速器吸收所述减速能量的第三部分可以包括：用冷却式减速装置吸收所述减速能量的第三部分。用所述冷却式减速装置吸收所述减速能量的第三部分可以包括：用变速器减速器和/或摩擦制动器吸收所述减速能量的第三部分。所述方法可以包括：以所述能量存储装置、所述非能量存储减速器和所述第二非能量存储减速器的顺序确定吸收所述车辆的减速能量的优先顺序。所述方法可以进一步包括：将所述减速能量确定为在所述车辆的移动期间所述车辆的所期望减速。
[0008]
依据以下描述和附图，上文和其它特征将变得显而易见。
附图说明
[0009]
附图的详细描述参考了附图，其中：
[0010]
图1图示了根据本公开的实施例的车辆；
[0011]
图2是根据本公开的实施例的车辆控制系统的示意图；
[0012]
图3是示出根据本公开的实施例的能量存储装置功率的图表；
[0013]
图4是示出根据本公开的实施例的减速功率随时间变化的图表；并且
[0014]
图5图示了根据本公开的实施例的控制车辆的减速能量的方法。
[0015]
在所有几个附图中，使用类似的附图标记来指示类似的元件。
具体实施方式
[0016]
通过参考附图的图1到图5来理解本公开的主题的至少一个示例性实施例。
[0017]
图1图示了根据本公开的实施例的车辆100。在所图示的实施例中的车辆100是具有车轮102、控制器104、发动机106(例如，柴油发动机)、变速器108、减速器110、操作员驾驶室111、操作员接口112和行车制动器114的铰接式倾卸卡车。如本文中所使用的，减速器110可以包括多个或单个液压的、液力的或变速器式减速器和/或电减速器，举一个非限制性示例，例如，涡流减速器。然而，如在本公开中通篇中使用的术语，减速器包括并且可以指代任何类型的减速器或减速装置，包括而不限于一个或多个制动装置，例如行车制动器或其它摩擦制动器和/或发动机制动器或排气制动器。
[0018]
一个或多个实施例的车辆100包括被配置或设计用于非道路或道路使用的任何车辆，所述任何车辆在一个非限制性示例组中包括被用于建筑、农业、林业或采矿的车辆。在图1中，车辆100被图示为铰接式倾卸卡车，但是在非限制性示例中，车辆100还可以是反铲装载机、履带车、挖掘机、伐木归堆机、集运机、收割机、钳式装载机(knuckleboom loader)、机动平地机、铲运机、集材机(skidder)、滑移转向装载机(skid steer loader)、履带式装载机或其它卡车或车辆。所图示的实施例的车辆100通过将车辆100支撑在地面上的六个车轮102接合地面，但是替代性实施例可以包括替代的地面接合部件，例如履带。
[0019]
在继续参考图1的情况下现在参考图2，所图示的实施例的变速器108是可操作地联接到发动机106并且通过中间传动系部件(例如，驱动轴、差速器、桥和最终驱动器)可操作地联接到车轮102的多速机械变速器。替代性实施例可以使用不同的变速器类型，包括其它类型的多速变速器(即，具有可修改输出速度与输入速度比的变速器)，例如，液压变速器、连续可变式变速器和无级可变式变速器。所图示的实施例的减速器110是液压减速器，并且也可以被称为液力减速器，其已经集成到变速器108中，并且因此可以被称为变速器减
速器。替代性实施例可以使用不同的减速器类型，例如，发动机制动器减速器、排气制动器减速器或电减速器(例如，涡流减速器)。在特定实施例中，可以利用多个减速器和减速器类型来吸收车辆100的减速能量。当减速器110脱离时，除了例如风阻损失(windage loss)的较小影响之外，它不提供液压阻力或减速力。当减速器110接合时，例如基于来自控制器104的接合命令，它提供与车辆100的传动系中的部件的旋转相反的液压阻力。这种液压阻力导致倾向于使车辆100减速的减速力或负扭矩。由减速器110产生的液压阻力的量可以变化，借此允许减速器110实现可变的减速力。
[0020]
图1和图2中所示的控制器104包括与存储器和输入/输出电路可操作地联接的微处理器。控制器104与发动机106、减速器110和操作员接口112以及其它部件电通信，使得它可以从这些部件接收信号或者向这些部件发送信号。每个部件可以直接可操作地联接到控制器104(例如，通过线束或无线电收发器)，或者间接可操作地联接到控制器104(例如，通过例如其它控制器的中间部件)，但是在任何情况下，电信号可以在控制器104和部件之间传递。中间部件可以在控制器104和部件之间传递电信号而无需修改，或者可以处理这样的信号。
[0021]
如图1中所示，操作员驾驶室111为操作员提供了用以控制车辆100的平台，并且包括操作员接口112、制动踏板、方向盘、加速踏板和其它操作员输入，例如开关和按钮，以激活和停用某些特征。操作员利用操作员输入来控制车辆100的移动。在一些实施例中，车辆命令可以由车辆100上的控制器104发出或修改，例如被配置成管理车辆速度(例如，减速控制、巡航控制、速度限制器)、牵引力(例如，限滑牵引力控制)或车辆操作(例如，全球定位系统(gps)引导的自主或半自主操作)的控制器。操作员接口112包括一个或多个减速控制功能，包括而不限于下降控制开关，所述下降控制开关被配置成当车辆100沿斜坡下降时控制速度或减速，减速器增加和减少开关，以增加或减少由车辆100控制的减速能量的量。在实施例中，车辆100的操作员可以经由操作员接口112控制车辆100的减速。
[0022]
如图1和图2中所示，行车制动器114可以是传统的摩擦制动器，例如集成到桥中的盘式(湿式或干式)制动器。虽然行车制动器114可以用于减慢或停止车辆100，但这样的使用会导致摩擦制动系统磨损并且在制动器处产生局部热量。这样的磨损可能是不期望的，因为它可能导致维修或更换制动部件的成本。出于多种原因，在行车制动器114处产生局部热量可能是不期望的。首先，由行车制动器114产生的热量可能被排放到环境，这需要冷却部件，例如散热器或冷却回路。第二，通过使用行车制动器114产生的热量可能导致制动器衰退并且降低行车制动器114的性能。在常规基础上使用行车制动器114，例如在车辆在工作地点几乎连续操作的基础上，或者在短时间段内大量使用行车制动器114，例如当车辆100被装载和下坡时使车辆100减速，可能导致显著的磨损并且产生大量的热量。在这些应用中使用减速器可以减少行车制动器的磨损，并且更好地耗散所产生的热量，并且可以允许不太复杂或成本较高的制动器设计，避免制动器维护，并且避免制动器失效。
[0023]
图2进一步图示了用于控制车辆速度或减速能量的控制系统300。如图2中所示，所图示的实施例的系统300和车辆100进一步包括能量存储装置120。在一个或多个实施例中，能量存储装置120被配置成吸收和存储车辆100的减速能量。能量存储装置100可以包括一个或多个电池、电容器、蓄能器和/或被配置成储存能量的其它部件。
[0024]
图3是图示相对于能量存储装置120的充电状态122和能量存储装置120的温度
124，来自能量存储装置120的可用充电或吸收的图表。图4是图示系统300随时间吸收的减速能量的图表。图2中所图示的系统300包括能量存储装置120，能量存储装置120被配置成吸收和存储车辆100的减速能量。在附加的实施例中，车辆100和/或系统300包括多个能量存储装置120。能量存储装置120包括在图4中进一步示出的功率吸收极限126。能量存储装置120的功率吸收极限126至少部分地由能量存储装置120的温度124和能量存储装置120的充电状态122确定，如图3中的线130、132所示。
[0025]
参考图4的图表，减速能量沿着y轴示出为以千瓦为单位的减速功率。实施例的系统300进一步包括被配置成吸收车辆100的减速能量的非能量存储减速器310。非能量存储减速器310可以包括被配置成吸收制动或减速能量但不存储这样的能量的任何减速器，例如，在非限制性示例中，减速器110、发动机106的发动机制动器312和排气制动器(未示出)、行车制动器114或另一摩擦制动器、电减速器和/或另一减速或制动装置中的一个或多个。
[0026]
系统300包括控制器104，控制器104被配置成将减速能量或减速能量的至少第一部分320路由到能量存储装置120直到功率吸收极限126为止。系统300的控制器104进一步被配置成将减速能量的剩余部分或第二部分322或者未被路由到能量存储装置120的部分路由到非能量存储减速器310。在附加的实施例中，非能量存储减速器310包括多个非能量存储减速器310，使得系统300的控制器104进一步被配置成将减速能量的剩余部分322或者未被路由到能量存储装置120的部分路由到第一非能量存储减速器310、第二非能量存储减速器310，并且在附加的实施例中，第三非能量存储减速器310。根据本文中描述的实施例的操作，系统300可以包括任何数量的能量存储或非能量存储减速器310。实施例的系统300被配置成通过以能量存储装置120、非能量存储减速器310和第二非能量存储减速器的顺序路由减速能量来确定吸收车辆100的减速能量的优先顺序。在另一个实施例中，系统300被配置成通过以能量存储装置120、非能量存储减速器310、第二非能量存储减速器310和任何附加的非能量存储减速器的顺序路由减速能量来确定吸收车辆100的减速能量的优先顺序。
[0027]
在继续参考图1到图3的情况下参考图4，实施例的非能量存储减速器310中的一个或多个包括非冷却式减速器。仅举非限制性示例，非冷却式减速器可以包括发动机或排气制动器、变速器或其它机械减速器、电减速器或非冷却式摩擦制动器中的一个或多个。实施例的非能量存储减速器310包括冷却式减速器，例如具有一个或多个冷却回路的摩擦或行车制动器。实施例的非冷却式减速器具有非冷却式减速器吸收极限324，如图4中所示，由此非冷却式减速器不能够吸收或者不被配置成进一步吸收附加的减速能量。因此，实施例的控制器104被配置成在将附加的减速能量传送到冷却式减速器之前，将减速能量路由到非冷却式减速器直到非冷却式减速器吸收极限为止。(多个)冷却式和非冷却式减速器将能量作为热量耗散到大气中，而能量存储装置120吸收并且存储减速能量。
[0028]
在特定实施例中，出于一个或多个原因，与冷却式减速器相比较，实施例的系统300给予非冷却式减速器优先权。冷却减速器可以包括磨损物项，例如在非限制性示例中，可磨损的行车制动器衬块，使得车辆100的服务和维护随着减少(多个)冷却式减速器的使用而减少。此外，(多个)冷却式减速器的操作可能需要能量，使得总体系统能量使用可以随着减少(多个)冷却式减速器的使用而减少。
[0029]
在具有第二非能量存储减速器的系统300中，控制器104被配置成将减速能量的第三部分路由到第二非能量存储减速器。在具有第三非能量存储减速器的实施例中，控制器
104被配置成将减速能量的第四部分路由到第三非能量存储减速器。
[0030]
现在参考图5，本公开进一步包括控制车辆100的减速能量的方法400。方法400包括：在步骤410处确定车辆100的能量存储装置120的充电状态122。方法400进一步包括：在步骤412处确定车辆100的能量存储装置120的温度124。方法400进一步包括：在步骤414处基于能量存储装置120的温度124和能量存储装置120的充电状态122而确定能量存储装置120的功率吸收极限126。方法400进一步包括：在步骤416处用能量存储装置120吸收减速能量的第一部分320直到功率吸收极限126为止。方法400进一步包括：在步骤418处用非能量存储减速器310吸收减速能量的第二部分322。
[0031]
附加实施例的方法400包括：用非冷却式减速器吸收减速能量的第二部分。附加实施例的方法400包括：用发动机制动器、变速器减速器、电减速器和/或摩擦制动器吸收减速能量的第二部分。在特定实施例中，用非冷却式减速器吸收减速能量的第二部分包括：用非冷却式减速器吸收减速能量的第二部分直到非冷却式减速器吸收极限为止。实施例的方法400进一步包括：用第二非能量存储减速器吸收减速能量的第三部分。在实施例中，用第二非能量存储减速器吸收减速能量的第三部分包括：用冷却式减速装置吸收减速能量的第三部分。在实施例中，用冷却式减速装置吸收减速能量的第三部分包括：用摩擦制动器吸收减速能量的第三部分。在实施例中，方法400包括：以能量存储装置、非能量存储减速器和第二非能量存储减速器的顺序确定吸收车辆的减速能量的优先顺序。方法400进一步包括：在车辆100的移动期间将减速能量确定为车辆100的所期望减速。
[0032]
在不以任何方式限制下文出现的权利要求书的范围、解释或应用的情况下，应当了解，本公开的实施例的车辆100、系统300、控制器104和方法400允许在车辆100的下降或另一速度控制事件期间由车辆100吸收的减速能量的至少一部分被存储并且稍后被排放用于车辆推进或其它用途、附接或工具用途或其它用途。此外，车辆100、系统300、控制器和方法400允许将(多个)能量存储装置120与(多个)非能量存储减速器310一起使用，以降低操作员观察到车辆100的减速行为中的突然改变的可能性。更进一步地，车辆100、系统300、控制器和方法400通过使减速能量存储在(多个)能量存储装置120中优先于通过使用(多个)非能量存储减速器310浪费能量来增加车辆100的效率和耐用性。类似地，车辆100、系统300、控制器和方法400通过使(多个)非冷却式减速器310优先于利用(多个)冷却式减速器并且利用从(多个)非冷却式减速器310可获得的最大减速功率而进一步改进效率和耐用性并且减少车辆部件的磨损。
[0033]
如本文中所使用的，“例如”用于非穷尽性地列出示例，并且具有与例如“包括”、“包括但不限于”和“包括而不限于”的替代图示性短语相同的含义。如本文中所使用的，除非另有限制或修改，否则具有由合取术语(例如，“和”)分隔并且前面还带有短语“...中的一个或多个”或“...中的至少一个”、“至少”或类似短语的元素的列表指示潜在地包括列表的个别元素或者其任何组合的配置或布置。举例来说，“a、b和c中的至少一个”和“a、b和c中的一个或多个”各自指示只a、只b、只c或a、b和c中的两个或多个的任何组合的可能性(a和b；a和c；b和c；或a、b和c)。除非另有明确指示，否则如本文中所使用的，单数形式的“一(a)”、“一(an)”和“所述”意在包括复数含义。此外，术语“包括”和/或“包括”和类似的短语意在指定了所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
[0034]
虽然在附图和前面的描述中已经详细地图示和描述了本公开，但是这样的图示和描述在性质上不是限制性的，应当理解，已经示出和描述了(一个或多个)图示性实施例，并且期望保护落入本公开的精神内的所有改变和修改。本公开的替代性实施例可以不包括所描述的所有特征，但是仍然受益于这样的特征的优点中的至少一些。本领域的普通技术人员可以设计出他们自己的实施方案，所述实施方案并入了本公开的特征中的一个或多个，并且落入所附权利要求书的精神和范围内。

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