专利名称：用于分配车辆制动转矩的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于当车辆以低速档低速行驶时，分配车辆的主制动器和辅助制动器之间的制动转矩的方法和装置。
背景技术：
众所周知的技术是，在车辆内设置辅助制动器，以作为车辆主制动器的补充。辅助制动器主要用于重型车辆，其主要目的是节省车辆的主制动器，特别是在较长的下坡路面上行驶，希望进行制动以维持车辆相对均匀的速度时。使用辅助制动器可以使主制动器保持清洁，以便当车辆确实需要立即减速时，主制动器可以提供最大的制动力。主制动器的制动作用比辅助制动器大得多，这部分归因于主制动器通常设置在车辆的所有车轮上，而辅助制动器通常只作用于驱动轮。
此外，在车辆内将所谓的主、次辅助制动器区分开亦是公知技术。主、次辅助制动器用于表示辅助制动器的位置位于车辆主减速器的前方或后方。主辅助制动器的一个实例是ISG(集成的起动机&发电机，Integrated Starter&Generator)和减速器。减速器通常为液力减速器或电磁减速器。它们设置在发动机和主减速箱之间。主辅助制动器还可以是由各种类型的发动机制动器构成，例如压缩制动器，排气制动器或发动机的内部摩擦。在压缩制动器和排气制动器中，制动能量主要被转换为热能，所述热能中较大的一部分通过发动机冷却系统消散，然而需要指出的是，相当大的一部分(约占制动能量的40％)通过排气系统伴随汽车废气排出。可以由主辅助制动器传递的制动功率的大小取决于发动机的转速，为此，当使用主辅助制动器时，维持比较高的发动机转速是有利的。
可以通过注入一定量的燃料至发动机内，对发动机的内部摩擦进行调整，例如，使得当不需要制动功率时，从发动机输出的转矩变为零。用于避免发动机内部摩擦的另一个方案是，通过一个设置在发动机和变速箱之间的离合器，使发动机与剩余的传动系统分离。此处及下面所称的驱动系统是指车辆的发动机，以及连接至发动机、达到驱动轮的传动部件。其它的连接至发动机的可控装置还可以形成来自发动机的制动力，即，将来自发动机的内部摩擦附加至制动转矩。这种装置的实例是发动机的冷却风扇、车辆空调设备，空调设备的空气压缩机、发电机及其它附件连接至发动机。术语″发动机的摩擦转矩″在这里通常表示来自发动机内部摩擦的制动转矩，所述发动机具有与之相连接的装置，但是没有任何其它相连的辅助制动器。术语″发动机制动器″包括压缩制动、排气制动和发动机的摩擦转矩。
次辅助制动器通常由液力或电磁类型的减速器组成，所述次辅助制动器设置在车辆主减速箱下游的某个位置。可以由次辅助制动器传递的制动功率的大小取决于车辆的速度，由于辅助制动器安装在变速箱的输出轴上，因此制动功率的大小与驱动轮的转速成一定比例。
当车辆下坡行驶时，辅助制动器的制动功率可能不够，驾驶员为此可能需要采用主制动器，以维持较低的、规则的车辆速度。在某些场合，在驾驶员没有预期的情况下，来自辅助制动器的制动功率可能被切断，这样可能引起驾驶员不安。
这样的一种情况是，车辆正在较陡的下坡路面上低速行驶。车辆配置有一个半自动变速器，即，自动换档的有级齿轮变速箱。这些变速箱通常是非同步的，并且车辆上没有用于分离变速器内的离合器的、可以操作的离合器踏板。当驾驶员制动车辆，以减少车辆速度时，发动机的转速也将减小。当发动机转速接近发动机的怠速转数时，系统将分离变速箱，即发动机和变速器之间的动力传输中断。通过实现这一分离，以借助于怠速控制器防止车辆向前行驶，并防止发动机的节气门完全关闭。与此同时，这意味着由发动机内部摩擦产生的制动转矩、以及任何主辅助制动消失。其结果是制动转矩突然减小，这样可能使车辆开始加速前进。这样可能使驾驶员不安，因为驾驶员感觉到制动功率减小，即使他正控制主制动器。
因此，有必要能够以某种方式在车辆内对主制动器和发动机制动器之间的制动转矩进行分配，以补偿来自发动机制动器的制动功率的损失。这是如下所述的本发明的主要目标。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种当来自发动机制动器的制动转矩消失时，用于分配车辆内主制动器和发动机制动器之间的制动转矩的方法及装置。
根据本发明，对于方法来说，解决此问题的技术方案描述在权利要求1的特征部分中；对于装置来说，解决此问题的技术方案描述在权利要求11特征部分中。其它的权利要求包含了根据本发明的方法和装置的有利的实施例。
上述目的是通过这样的方法实现的一种分配制动转矩的方法，用于在包括至少两个轮对的机动车辆上，分配至少一个第一制动装置和一个第二制动装置之间的制动转矩，其中第一制动装置是摩擦制动器，其作用在至少一个轮对上，第二制动装置通过变速器至少作用在一驱动轮对上，并且第二制动装置设置在变速器的离合装置的上游，通过分配第一制动装置和第二制动装置之间的制动转矩，补偿当第二制动装置与变速器的离合装置切断时所发生的制动转矩的损失。
通过分配机动车辆的主制动器和辅助制动器之间的制动转矩，从而由此补偿在第二制动装置与变速器的离合装置切断时所发生的制动转矩的损失，根据本发明的装置实现所述目的。
通过根据本发明的方法，当变速器切断发动机制动器时，发动机制动器和主制动器之间的制动转矩自动地进行重新分配。此方法的优点是，车辆的总的制动性能保持恒定，即使发动机制动器被切断。
在根据本发明的方法的第一实施例中，当车辆的速度较低时，例如低于20千米/小时，执行所述方法。这样做的目的是确保所述方法执行时具有足够的安全级别。
在根据本发明的方法的第二实施例中，当变速器采用的较高的变速比时，例如变速箱的总变速比超过6，执行所述方法。这样做的目的是确保所述方法执行时具有足够的安全级别。
在根据本发明的方法的第三实施例中，当发动机转速低于预定转速时，例如800rpm，执行所述方法。这样做的目的是确保所述方法执行时具有足够的安全级别。
在根据本发明的方法的第四实施例中，所述方法选择车辆的变速比。这样做的优点是优化辅助制动器的制动功率。这样做的目的是确保所述方法执行时具有足够的安全级别。
在根据本发明的方法的第五实施例中，挂车的摩擦制动器还用于补偿在第二制动装置与变速器的离合装置切断时所发生的制动转矩的损失。其优点是增加可利用的制动转矩。
在根据本发明的方法的第六实施例中，所述方法通过使用例如电子地图和/或GPS系统，预测所需的制动转矩。这样做的目的是增加所述方法执行时的安全级别。
通过根据本发明的装置，补偿了在第二制动装置与变速器的离合装置切断时所发生的制动转矩的损失。此装置的优点是，车辆的制动转矩保持恒定，即使发动机制动器消失。
附图简述下面将参照附图中所示出的示例性实施例，对本发明进行更详细的描述，其中
图1示出了具有根据本发明的制动装置的车辆的示意图。
用于实施本发明的方式下面所描述的本发明的示例性实施例可以进行进一步的开发，应当认为其只是本发明的实例，不能认为是对由所附权利要求限定的保护范围的限制。在此处所描述的示例性实施例中，盘式制动被用于主制动器的实例中。所述示例性实施例还可应用于鼓式制动器。此外，术语″轮轴″不仅用于表示物理上通过轴的轴线，而且用于表示车轮定位的几何轴线，即使车轮为独立悬挂。
图1所示的示意图表示车辆1，其具有前轮轴2、第一后轮轴3和第二后轮轴4。安装在前轮轴2上的是前轮对5，其使车辆转向。第一后轮对6安装在第一后轮轴3上，后轮轴3也是车辆的驱动轴。第一后轮对6在这里包括一个所谓的成对组件，即在传动轴的各侧具有两个车轮。第二后轮对7安装在第二后轮轴4上，第二后轮轴4为提升轴，其在重负荷时使用。各车轮包括安装在轮圈上的轮胎。
轮轴的各个侧面配置有主制动器13，这里为气动的盘式制动器。借助电子控制单元(ECU)，对主制动器进行电子控制，所述电子控制单元和其它的ECU一样，包括计算机(图中未示出)。主制动器可以分别控制，例如，以允许进行稳定控制(ESP＝电子稳定程序)。车辆进一步包括散热器8；发动机9；变速箱10；液力辅助制动器，其具体形式为减速器(CR＝紧凑型减速器)11；以及主减速齿轮12。发动机包括辅助制动器，其具体形式为压缩制动(VCB＝沃尔沃压缩制动)、排气制动和发动机的摩擦制动扭矩。这些部件对于所属技术领域的专业人员来说是公知的，在此不作详细描述。
通常，驾驶员试图尽可能多地利用辅助制动器，特别是在较长下坡路面上行驶期间。一个普通的驾驶策略是使用辅助制动器，以维持一个稳定的车辆速度，并且只使用主制动器来达到此速度。
在某种驾驶状态，车辆在下坡路面上低速行驶。驾驶员仍然通过利用主制动器进行制动来减少车速，例如，当车辆接近弯道或需要停车时。在减小速度时没有降档，发动机转速将同时减小。当发动机转速减小时，由压缩制动和排气制动形成的制动转矩减小。当发动机转速开始接近发动机的怠速转数时，发动机制动器的极大部分是来自发动机的内部摩擦。如果驾驶员继续制动，发动机转速将变得与怠速转数相等。当此现象发生时，怠速控制器将发动机转速调整至怠速转数，其结果是车辆将持续向前行驶，除非驾驶员将发动机与传动装置分离。如果驾驶员深压制动踏板，有可能使发动机的节气门完全关闭，并且发生停车现象。
由于车辆低速行驶，发动机转速低，这意味着变速器接合的是低速档。低速档具有高变速比，这意味着即使发动机的摩擦转矩相对较低，其也会乘上变速箱的传动比而被放大。例如，发动机的内部摩擦可以占到能够由发动机传递的扭矩的约5％。因为是低速档，变速箱具有的传动比大约在10左右。这样的结果是，例如，在低速档时，来自发动机的内部摩擦的总制动转矩可以为500至2000Nm。
当车辆配置半自动变速器时，即自动换档的有级齿轮变速箱，则变速箱的控制程序将防止发动机转速降低至怠速转数。这些变速箱通常是非同步的，并且车辆上没有用于分离变速器内的离合器的可以操作的离合器踏板。所述控制程序因此被配置成使得变速箱在某一略高于怠速转数的发动机转速下分离。例如，卡车的怠速发动机转速可能是600rpm，分离发动机转速可以是650rpm。
其结果是，当驾驶员低速驾驶车辆，并且进行制动，以进一步减速时，车辆可能继续增加速度，而不是减速，因为在预定分离发动机转速下，变速箱与发动机分离，使得来自发动机制动器的制动功率突然消失。
利用根据本发明的用于分配第一制动装置和第二制动装置之间的制动转矩的方法，此问题得到解决。
当驾驶员低速驾驶车辆，并且进行制动，以进一步减速时，控制单元检测发动机转速。当发动机转速开始接近所述分离发动机转速时，系统转至备用模式。在备用模式，控制单元计算由发动机的内部摩擦所传递的制动转矩。如果发动机转速到达所述分离转速，那么离合器分离。同时，系统发送一信息至主制动器的控制单元，要求主制动器的制动转矩增加，所述增加量为此时发动机制动器的制动转矩，即当所述要求发送时发动机制动器所具有的制动转矩量。
由发动机内部摩擦产生的制动转矩可以通过多种方法进行计算。例如，可以使用发动机转速和油温的预定函数来计算。来自由发动机驱动的辅助装置的负载也可以加以考虑。摩擦转矩还可以借助转矩传感器测量得到，例如设置在变速箱输入轴上的转矩传感器。
一旦控制主制动器的控制单元已经接收至一个要求增加主制动器的制动转矩的需求命令，控制单元执行所述需求命令。有利地，这一过程的执行，即主制动器的制动转矩的增加，具有一个对应于变速箱分离的时间常数。其结果是，主制动器的制动转矩的增加量对应于发动机制动器的制动转矩的减小量，因此，车辆的总制动转矩保持恒定。其结果是，驾驶员不会察觉总制动转矩的变化，车辆的行驶状况就像驾驶员所预期的那样。现在由主制动器施加的总制动转矩包括驾驶员通过控制制动踏板所要求的制动转矩加上对应发动机制动器的制动转矩的制动转矩量。
如果驾驶员释放制动器，那么驾驶员通过操作制动踏板所要求得到的制动转矩减小。对应于所述发动机制动器的制动转矩的制动转矩量将持续存在，即使制动踏板完全释放。只到离合器重新啮合时，用于增加主制动器的制动转矩的需求才被取消。
由于发动机与传动装置脱离啮合，当车辆速度增加时，发动机转速不会增加。取而代之的是，测量飞轮离合器输出轴的转速，即飞轮离合器连接至变速器的那一侧。一旦此转速到达一个稍高于分离转速的速度，例如750rpm，离合器重新啮合，并且发动机的制动转矩被再次连接至传动系统。此转速被认为是接合发动机转速。所述接合发动机转速高于所述分离发动机转速，以避免系统内发生自激振荡。
在根据本发明的方法的一个实施例中，当变速器脱离啮合时，连接至牵引车的挂车内的主制动器还可以用于补偿来自发动机制动器的制动转矩的损失。除其它情况之外，这尤其对于确保增加总的可用制动转矩来说是有利的，这意味着车辆的主制动器上的负载更小。所需求的制动转矩可以通过多种方式传递至挂车。挂车可以配置一用于制动的智能控制装置，其与牵引车的控制系统进行通信。或者是，可选地，挂车以某种强度进行制动，牵引车的控制单元继续不断地计算由此产生的制动转矩，以便能精确地控制制动转矩。
在这些示例性实施例中，一个计算模型用于优化制动转矩的分配。此计算模型和其它的模型一样，具有实时的道路坡度信息作为输入参数。
在根据本发明的装置的第一示例性实施例中，所述装置包括电子控制单元(未示出)，其传递控制信号至制动装置。当车辆低速行驶时，控制单元检测发动机转速，并计算由发动机制动器传递的制动转矩，即发动机的内部摩擦。当发动机转速到达所述分离转发动机转速时，离合器分离。同时，控制单元发送一信息至主制动器的控制单元，要求主制动器的制动转矩增加，所述增加量为此时发动机制动器的制动转矩，即当变速箱分离时发动机制动器所具有的制动转矩量。
一旦控制主制动器的控制单元已经接收至一个要求增加主制动器的制动转矩的需求命令，控制单元执行所述需求命令。有利地，这一过程的执行，即主制动器的制动转矩的增加，具有一个对应于变速箱分离的时间常数。其结果是，主制动器的制动转矩的增加量对应于发动机制动器的制动转矩的减小量，因此，车辆的总制动转矩保持恒定。其结果是，驾驶员不会察觉总制动转矩的变化，车辆的行驶状况就像驾驶员所预期的那样。由主制动器施加的总制动转矩现在包括驾驶员通过控制制动踏板所要求的制动转矩加上对应发动机制动器的制动转矩的制动转矩量。
一旦离合器重新啮合，即一旦变速器再次啮合，发动机的内部摩擦因此能够制动车辆，向主制动器的控制单元发出一个信息，要求去除先前被增加至主制动器的制动转矩的制动转矩量。
由发动机内部摩擦产生的制动转矩可以通过多种方法进行计算。例如，可以使用发动机转速和油温的预定函数来计算。来自发动机驱动的辅助装置的负载也可以加以考虑。摩擦转矩还可以借助转矩传感器测量得到，例如设置在变速箱输入轴上的转矩传感器。
对于此制动转矩的计算，控制单元可以使用来自车辆的各种输入信号。取决于采用的算法，可以使用下列的一个或多个输入参数。它们可以是下列参数中的一个或多个车辆速度，车辆加速度，瞬时制动转矩，车辆自重，路面坡度，冷却剂温度，室外温度，车辆位置。对于包括牵引车和挂车的车辆组合来说，那些对于挂车来说特定的参数也可以用于计算采用的算法。
不能认为本发明仅仅限于如上所述的示例性实施例，应当认为，本发明包括在所附权利要求的范围内可以预想到的多种变型与改进。例如，还可以通过考虑挂车的制动装置的温度，分配牵引车和挂车之间的制动转矩。例如，当牵引车和挂车具有不同的刹车片时，这样做是有利的。
对于此制动转矩的计算，控制单元可以使用来自车辆的各种输入信号。根据采用的算法，还可以使用下列的一个或多个输入参数。它们可以是下列参数中的一个或多个车辆速度，车辆加速度，瞬时制动转矩，车辆自重，路面坡度，冷却剂温度，室外温度，车辆位置。对于包括牵引车和挂车的车辆组合来说，那些对于挂车来说特定的参数也可以用于计算采用的算法。
不能认为本发明仅仅限于如上所述的示例性实施例，应当认为，本发明包括在所附权利要求的范围内可以预想到的多种变型与改进。例如，还可以通过考虑挂车的制动装置的温度，分配牵引车和挂车之间的制动转矩。例如，当牵引车和挂车具有不同的刹车片时，这样做是有利的。
权利要求
1.一种用于分配制动转矩的方法，其用于分配机动车辆上至少一个第一制动装置和一个第二制动装置之间的制动转矩，其中所述机动车辆包括至少两个轮对、车辆发动机和变速器；第一制动装置是摩擦制动器，其作用在至少一个轮对上，第二制动装置通过变速器作用在至少一个驱动轮对上，并且第二制动装置设置在变速器的离合装置的上游，其特征在于第一制动装置和第二制动装置之间的制动转矩的分配，补偿当第二制动装置与变速器的离合装置脱离啮合时所发生的制动转矩的损失。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在预定的发动机转速下，变速器的离合装置与第二制动装置脱离啮合。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第二制动装置是发动机制动器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于第二制动装置是发动机的内部摩擦。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于当车辆速度降至低于20千米/小时执行所述方法。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于当变速箱的总传动比超过6时执行所述方法。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于当发动机转速降至低于800rpm时执行所述方法。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于还用挂车的摩擦制动器补偿当第二制动装置与变速器的离合装置脱离啮合时所发生的制动转矩的损失。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于用于所述方法的输入参数为下列参数中的一个或多个车辆速度，发动机转速，油温，车辆加速度，瞬时制动转矩，车辆自重，路面坡度，冷却剂温度，室外温度，由发动机驱动的辅助装置的负载，变速箱转矩，车辆位置。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于所述方法包括考虑所存储信息的步骤，例如通过GPS和/或电子地图，考虑车辆前方路段的情况。
11.一种用于分配制动转矩的装置，其用于分配机动车辆上至少一个第一制动装置和一个第二制动装置之间的制动转矩，所述机动车辆包括至少两个轮对，其中第一制动装置是作用在至少一个轮对上的摩擦制动器，第二制动装置通过变速器作用在至少一个驱动轮对上，并且第二制动装置设置在变速器的离合装置的上游，其特征在于所述装置分配第一制动装置和第二制动装置之间的制动转矩，从而补偿当第二制动装置与变速器的离合装置脱离啮合时所发生的制动转矩的损失。
12.一种计算机程序，其包括程序代码，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。
13.一种计算机程序产品，其包括存储在计算机可读媒介上的程序代码，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于在包括至少两个轮对的机动车辆上，分配至少一个第一制动装置和一个第二制动装置之间的制动转矩的方法，其中第一制动装置是摩擦制动器，其作用在至少一个轮对上，第二制动装置通过变速器至少作用在驱动轮对上，并且第二制动装置设置在变速器的离合装置的上游，其中第一制动装置和第二制动装置之间的制动转矩的分配补偿当第二制动装置与变速器的离合装置分离时所发生的制动转矩的损失。
文档编号B60W30/18GK1918025SQ200580004816
公开日2007年2月21日 申请日期2005年3月2日 优先权日2004年3月9日
发明者马库斯·斯滕, 埃里克·劳里, 斯万特·卡尔松, 海伦妮·帕纳戈普洛斯 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司