用于控制车辆的系统及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明的实施例大体上涉及车辆控制。其它实施例涉及控制坡度上的车辆。
【背景技术】
[0002]大型越野车辆("0HV")如用于拖运从露天矿挖掘的较重有效负载的采矿车辆是公知的，并且典型地使用机动化的轮来以能量有效的方式使车辆推进或减速。该效率典型地通过连同交流发电机、主牵引逆变器以及收纳在车辆的后轮胎内的一对轮驱动组件使用大马力柴油机来实现。柴油机与交流发电机直接相关联，使得柴油机驱动交流发电机。交流发电机对主牵引逆变器供能，该主牵引逆变器将具有受控的电压和频率的电功率供应至两个轮驱动组件的电驱动马达。各个轮驱动组件收纳行星齿轮变速器，其将相关联的驱动马达的旋转能量转换成供应至后轮的高转矩低速旋转能输出。
[0003]0HV中的典型操作负载可超过一百吨，而车辆和负载的总重量可为几百吨。因此，在坡度上操作这些车辆可提出若干挑战，尤其是对于无经验的操作者而言。因此，可合乎需要的是，提供不同于现有系统和方法的用于控制车辆的系统和方法。
【发明内容】
[0004]在本发明的实施例中，一种系统(例如，用于车辆的控制系统)包括构造成电联接于车辆的传动系统的控制单元。传动系统包括用于将原动力提供至车辆的至少一个牵引马达。控制单元构造成控制牵引马达的转矩输出，以在不知道关于坡度和/或车辆的负载的至少一个操作模式中的信息的情况下保持坡度上的车辆的零速或接近零速。
[0005]在另一个实施例中，一种用于控制车辆的方法包括对车辆的传动系统供电用于车辆推进。传动系统包括至少一个牵引马达。该方法还包括利用车辆的控制单元控制至少一个牵引马达的转矩输出，以在不知道关于坡度或车辆的负载中的至少一个的至少一个操作模式中的信息的情况下保持坡度上的车辆的零速或接近零速。
[0006]在另一个实施例中，一种系统(例如，用于车辆的控制系统)包括构造成电联接于车辆的传动系统的控制单元。传动系统包括用于将原动力提供至车辆的至少一个牵引马达。控制单元构造成确定车辆的计算减速，并且至少部分地基于计算减速来将车辆的至少一个牵引马达的转矩输出控制为至选择速度的车辆的目标减速，而不应用车辆的行车制动器。
[0007]在另一个实施例中，一种用于控制坡度上的车辆的方法包括利用车辆的车载控制单元确定车辆的计算减速。该方法还包括利用控制单元至少部分地基于计算减速来将车辆的至少一个牵引马达的转矩输出控制为至选择速度的车辆的目标减速，而不应用车辆的行车制动器。
[0008]在另一个实施例中，一种车辆包括动力系统、控制单元以及至少一个牵引马达。动力系统构造成将接收的电功率转换成电信号用于对至少一个牵引马达供能。(车辆可构造用于待从非车载源、车载储能装置或车载发动机交流发电机系统接收的电功率。)控制单元构造成控制牵引马达的转矩输出，以在不知道关于坡度和/或车辆的负载的至少一个操作模式中的信息的情况下保持坡度上的车辆的零速或接近零速。例如，控制单元可构造成将转矩请求信号电传送至动力系统以控制至少一个牵引马达的转矩输出。此外或作为备选，控制单元可构造成确定车辆的计算减速，以及将转矩请求信号电传送至动力系统以至少部分地基于计算减速将至少一个牵引马达的转矩输出控制为至选择速度的车辆的目标减速，而不应用车辆的行车制动器。
【附图说明】
[0009]将从阅读参照附图的非限制性实施例的以下描述来更好地理解本发明，其中在下面:
图1A为根据本发明的实施例的控制系统的示意图。
[0010]图1B和1C分别为配备有控制系统的车辆的透视图和侧视立面图。
[0011]图2A为根据实施例的车辆的动力/牵引系统的示意图。
[0012]图2B为根据另一个实施例的车辆的动力/牵引系统的示意图。
[0013]图3为示出根据本发明的实施例的示例性重力值计算功能的图表。
[0014]图4为示出根据本发明的实施例的用于确定将车辆保持在坡度上所需的转矩的斜坡保持控制环的图表。
【具体实施方式】
[0015]将在下面详细地参照本发明的示例性实施例，其实例在附图中示出。只要可能，遍及附图使用的相同附图标记表示相同或类似的部分。尽管关于用于露天采矿行业中的具有柴油机的拖运卡车描述了本发明的示例性实施例，但本发明的实施例还适用于与内燃机和大体上使用此类发动机的车辆一起使用。例如，车辆可为设置成执行与特定行业(如，采矿、建筑、农业等)相关联的操作的越野车辆("0HV")，并且可包括拖运卡车、起重机、推土机器、采矿机器、农业设备、拖拉机、材料装卸设备、推土设备等。作为备选或此外，车辆可为公路车辆，如，牵引拖车设备、公路自卸卡车等。如本文中使用的，"电通信"或"电联接"意思是某些构件构造成通过经由直接或间接电连接来直接或间接发信号而与彼此通信。如本文中还使用的，〃零速〃是指在其停止/静止时的车辆的状态。〃接近零〃速意思是非常接近停止(例如，在实施例中，行进不大于5mph/8kph，或在另一个实施例中，行进不大于lmph/1.6kph)。
[0016]本发明的实施例涉及用于控制车辆的控制系统(和相关方法)，其提供了在坡度上时从静止或接近静止快速加速，并且防止了车辆在坡度上向后滚动，而不需要行车制动器应用。("坡度"是指具有大于或小于零度的倾斜的非平表面。"行车制动器"是指机械摩擦制动器，例如，典型地是其中制动衬垫以空气/气动或液压系统促动来接合连接于轮或轮轴的转子或盘的类型，并且其典型地与推进系统分离。)
图1A示出了用于车辆12的控制系统10的实施例。控制系统10包括构造成电联接于车辆的传动系统16的控制单元14。传动系统16包括用于将原动力提供至车辆的至少一个牵引马达18。(牵引马达为构造成用于移动车辆的电动机。)参照图1B，车辆12可为拖运卡车。拖运卡车为特别设计成用于高产量采矿和重载建筑环境的自卸卡车。拖运卡车的传动系统16包括联接于柴油电动力/牵引系统100的驱动轮20，柴油电动力/牵引系统100将原动力提供至拖运卡车。参照图1C，作为另一个实例，车辆12可为地下采矿车辆，如，所示的伊^运(load-haul-dump)车辆。(拖运卡车和地下采矿车辆大体上是示范性车辆，但在实施例中，本发明的系统和/或方法特别是在拖运卡车或地下采矿车辆上实施。)
图2A示出了动力/牵引系统100的实施例。如上文指示的，拖运卡车具有至少两个驱动轮20。各个轮20由三相交流电流(AC)感应类型的轮马达18驱动。轮马达18被称为第一轮马达102和第二轮马达104。电功率由驱动三相AC发电机/交流发电机108的柴油机106供应。在其它实施例中，可利用其它类型的机械发动机。柴油机106和发电机108收纳在拖运卡车12内。发电机108的AC输出供给到一个或更多个整流器110中。整流器110的直流(DC)输出供给到一个或更多个功率转换器，例如，第一逆变器系统112和第二逆变器系统114中。(各个逆变器系统112，114包括一个或更多个逆变器。)第一逆变器系统112将三相可变频率AC功率供应至第一轮马达102。类似地，第二逆变器系统114将三相AC功率供应至第二轮马达104。
[0017]如图2A中进一步所示，动力/牵引系统100包括电联接于一个或更多个功率转换器(例如，逆变器系统112，114)的控制单元116，其除了别的任务以外构造成确定和发送期望的转矩请求信号至逆变器系统112，114。转矩请求信号由用于逆变器系统112，114的控制单元处理，以将马达18(例如，轮马达102，104)驱动至期望的转矩输出大小，并且沿对应于车辆移动的预期方向的期望旋转方向。如本文中详细论述的，控制单元116包括根据一组储存指令操作以提供车辆控制的一个或更多个处理器/微处理器。
[0018]如本领域技术人员将容易理解的，控制单元116可构造成从点火开关118、加速器位置换能器120(与操作者加速器控制(例如，“气动踏板”)相关联)、制动器位置换能器122，和/或用于操作电动机102，104用于驱动和制动车辆12的齿轮选择器124接收输入。齿轮选择器124提供了用于容许操作者选择车辆移动(如，向前移动或反向移动)的预期或期望方向的器件。
[0019]如上文所论述，逆变器112，114将DC电压转换成可变频率的AC用于驱动电感类型的AC马达102，104。当速度高于某一 rpm并且开环频率类型的控制低于某一 rpm时，电流和速度反馈由逆变器系统112，114利用用于闭环控制。
[0020]控制单元116可构造成操作为控制系统10的控制单元14。因此，在实施例中，控制系统116构造成计算或以另外的方式确定车辆减速，并且在操作者松开加速器踏板时，主动地管理成至零速或可选择的接近零速的目标减速。这允许了车辆10在不知道关于坡度和/或负载的信息的情况下在坡度上保持零速或接近零速，并且防止了车辆12在坡度上向后滚动，而不需要行车制动器应用。这还确保了在车辆12向前或反向时，该行进方向由控制系统主动地保持在该方向上。如本文中使用的，〃主动地管理〃意思是响应于或取决于时间间隔内的变化的控制输入(例如，控制环输入)来操作车辆。例如，控制单元1