增加发动机制动的方法和系统与流程

本公开涉及一种用于增加用于车辆发动机的发动机制动的方法和系统，并且具体但不排他地涉及用于当确定车辆正在下坡行驶时增加用于该车辆发动机的发动机制动的方法和系统。

背景技术：

通常车辆的驾驶员选择较高挡位以便优化车辆的燃料经济性。在车辆具有自动变速器的情况下，车辆的控制单元可以被配置为基于车辆的速度和驾驶员的扭矩需求来选择适当的挡位。控制单元通常将使用算法来优化燃料经济性、车辆性能或它们的组合。

在较长的下坡路段期间，例如在山路上，来自驾驶员的扭矩需求通常非常低。结果，自动变速器的控制单元将选择高挡位以优化车辆的燃料经济性。然而，由控制单元选择的高挡产生低水平的发动机制动。因此，驾驶员必须依靠车辆的制动器来在较长的下坡路段期间使车辆减速。

制动器的这种使用可能导致制动器的制动片更快地磨损，这将导致更频繁的制动片更换。此外，在较长的下坡路段期间大量使用制动器可能导致制动性能的降低。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，提供了一种增加用于车辆发动机的发动机制动的方法，所述方法包括：确定车辆在一段时间内的动能的变化；确定在所述时间段上从所述车辆的动力传动系统的能量输出；将动能的变化与能量输出进行比较；以及当所述动能的变化大于所述时间段的能量输出时，增加所述车辆的发动机制动。

在本公开的上下文中，术语“发动机制动”是指使用发动机内的制动力，而不是使用附加的外部制动系统，例如摩擦制动器，来使车辆减速。然而，在现代车辆的背景下，术语“发动机制动”可以应用于施加到车辆的动力传动系统的任何适当的制动，例如由混合动力车辆的电机施加的制动。

该方法可以包括例如当动能的变化大于在所述时间段上的能量输出时启动(例如执行)车辆的变速器的降挡以增加发动机制动。变速器可以是手动变速器。该变速器可以是自动变速器。该方法可以包括使车辆的自动变速器换低挡。该方法可以包括向车辆的驾驶员提供指示以启动变速器的降挡。该方法可以包括激活耦合到车辆的动力传动系统的电机，以便增加发动机制动。

该方法可包括确定在所述时间段内克服车辆的滚动阻力(rollingresistance)所需的能量。在所述时间段内克服车辆的滚动阻力所需的能量可以通过在所述时间段上克服车辆的滚动阻力所需的功率的积分来确定。该方法可以包括将能量输出与克服车辆的滚动阻力所需的能量进行比较。该方法可以包括当动能的变化加上克服车辆在所述时间段上的滚动阻力所需的能量大于在该时间段期间车辆的动力传动系统的能量输出时，增加车辆的发动机制动。

该方法可以包括确定克服车辆在所述时间段上的阻力(drag)所需的能量。在所述时间段上克服车辆的阻力所需的能量可以通过对克服在所述时间段上的车辆的阻力所需的功率进行积分来确定。该方法可以包括将能量输出与克服车辆在所述时间段上的阻力所需的能量进行比较。该方法可以包括当在所述时间段上的动能的变化大于从车辆的动力传动系统的能量输出减去克服车辆在该时期内的阻力所需的能量时，增加车辆的发动机制动。

该方法可以包括使用以下中的至少一个来估计车辆的势能的变化：所确定的车辆在所述时间段上的动能变化；在所述时间段内从所述车辆的动力传动系统的确定的能量输出；在所述时间段内克服车辆的滚动阻力所需的确定的能量；以及在所述时间段上克服车辆的阻力所需的确定的能量。

该方法可以包括使用一个或多个传感器确定车辆的倾斜度。该方法可以包括使用一个或多个传感器确定车辆的高度。该方法可以包括确定车辆的势能，例如确定车辆在所述时段上的势能的变化。该方法可以包括通过比较势能的估计变化和由一个或多个传感器确定的车辆的势能变化来证实车辆正在下坡行驶。该方法可以包括响应于没有成功确认车辆正在下坡行驶时而超控变速器的降挡。

该方法可以包括确定输入到车辆的制动系统中的能量。该方法可包括当(例如仅当)制动系统的温度大于预定温度时增加发动机制动的水平。该方法可以包括响应于一个或多个发动机保护参数而超控增加发动机制动。

该时间段可以是可以由车辆的控制器执行的上述确定/计算的任何适当时间段。所述时间段可以在大约0.5秒至10秒的范围内。所述时间段可以大于约60秒。例如，当车辆处于较长的下坡行驶时，例如当车辆从山路时向下行驶时，可以实施根据本公开的方法。

该方法可以包括确定在所述时段上的车辆的平均动能。该方法可以包括确定在所述时间段上供应给车辆的传动系的平均能量。该方法可以包括将平均动能与提供给传动系的平均能量进行比较。该方法可以包括当车辆的平均动能大于在所述时间段内供应到传动系的平均能量时增加车辆的发动机制动。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于增加车辆发动机的发动机制动的系统，所述系统包括控制器，所述控制器被配置为：确定车辆在一段时间内的动能的变化；确定在所述时间段上从所述车辆的传动系的能量输出；将动能的变化与能量输出进行比较；并且当所述动能的变化大于所述时间段的能量输出时，引起发动机制动量的增加。

本公开还提供一种软件，诸如用于执行本文所述的任何方法的计算机程序或计算机程序产品，以及其上存储有用于执行本文所述的任何方法的程序的计算机可读介质。体现本公开的计算机程序可以存储在计算机可读介质上，或者其可以例如是诸如从因特网网站提供的可下载数据信号的信号形式，或者其可以是任何其他形式。

为了避免在说明书中出现不必要的重复工作和重复文本，仅相对于本公开的一个或多个方面或实施例来描述某些特征。然而，应当理解，在技术上可能的情况下，关于本公开的任何方面或实施例描述的特征也可以与本公开的任何其他方面或实施例一起使用。

为了更好地理解本公开并且更清楚地示出如何实现本公开，现在将通过示例的方式参考附图，其中：

附图说明

图1示出了车辆的功率输出相对于时间和车辆的动能相对于时间的图示；和

图2示出了增加发动机制动的方法。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的具体实施方式；然而，应理解，所公开的实施方式仅仅是本发明的示例，也可以采用不同的和替代的形式实施本发明。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定组件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅以此为代表性的基础来教导本领域技术人员从多个方面应用本发明。

当诸如小汽车、货车、卡车或摩托车的车辆下坡行驶时，由于车辆的运动由重力辅助，所以从车辆的传动系输出的动力将较低。结果，对发动机存在低扭矩需求，并且可以选择车辆的变速器的较高挡位，以便提高燃料经济性。

图1示出了车辆的传动系相对于时间的功率输出。功率输出可以根据驾驶条件和/或驾驶员请求的扭矩而增加、减小或保持恒定。例如，当车辆沿着斜坡向上行驶和/或当车辆加速时，功率输出的水平可以根据驾驶员的要求而增加。当车辆开始下坡时，驾驶员可以降低请求扭矩的水平，结果，来自发动机的功率输出减小。在车辆装配有自动变速器的情况下，变速器的控制器可以使变速器升挡以试图提高燃料经济性。在这种情况下，由于更长的传动装置，发动机制动的水平被降低，并且驾驶员可能必须更频繁地使用车辆的制动系统以在下坡期间使车辆减速。在下坡期间制动系统的增加使用可能导致制动器的过热和制动性能的降低。

本公开提供了一种增加车辆发动机的发动机制动的方法100，例如在较长的下坡时间段期间。发动机制动水平的增加使得能够减少车辆的制动系统的使用，这可以有助于保持制动系统的性能，例如通过减少在下坡期间由制动系统产生的热量。此外，本公开提供一种不使用被配置为确定车辆的位置、高度和/或倾斜度的系统的情况下来确定车辆是否正在下坡行驶的方法100。反而，方法100能够仅基于车辆的操作参数来确定车辆是否正在下坡行驶。

在本公开的上下文中，术语“较长的下坡”被理解为是指具有足够长度和/或倾斜角的下坡时间段，在该时间段中由于制动系统的使用水平而可能会对制动系统的性能产生不利影响。例如，当从山路向下行驶时可能经历较长的下坡驾驶条件。在下坡时，可以在确定发动机的功率输出的减小时执行变速器的升挡。下坡时间段可以在大约0.5至10秒的范围内，或者可以根据道路的下坡部分的长度而大幅增加。然而，该方法可以在任何适当的下坡驾驶条件下和/或在任何适当的时间段内实施。例如，该时间段可以仅受车辆的控制器处理关于发动机和/或车辆的操作参数的数据所花费时间的限制。

方法100包括确定车辆的动能ke。更具体地，该方法包括确定车辆在时间段t内的动能的变化δke的步骤110，例如在大约0.5至10秒的范围内的时间段。车辆的动能可以使用下面的等式1来确定，其中m表示车辆的质量，v表示车辆的速度。车辆的动能的变化可以通过例如使用等式2计算车辆在时期t内的动能来确定，这证明车辆的动能的变化可以是在第一时间t1的车辆的动能ket1和在第二时间t2的车辆的动能ket2之间的差值。

方法100包括确定在时间段t上从车辆的传动系输出的能量。从传动系输出的能量可以通过在时间段t上对从传动系输出的功率积分来确定。可以使用对车辆的传动系的操作参数的直接测量来计算传动系的功率输出，例如测量发动机的输出轴的转矩和转速。附加地或替代地，关于传动系的功率输出的数据可以从存储在车辆的控制器上的数据库(例如发动机性能图)获得。可以通过从数据库中调用与车辆的传动系的瞬时操作参数相对应的功率值，以离散的时间间隔来确定功率输出。

在车辆在水平地形上行进的示例中，例如没有任何实质性上升或下降的地形，并且忽略作用在车辆上的任何损失或外部力，车辆在周期t上的动能变化是等于在所述周期t内从车辆的传动系输出的能量。方法100包括将动能的变化与从传动系输出的能量进行比较。

在车辆上坡或下坡并且忽略作用在车辆上的任何损失或外部力的另一示例中，车辆在时间段t上的动能的变化将不同于在所述时间段t中车辆的传动系输出的能量。在例如，在车辆在山路上上坡或下坡的情况下，车辆的动能的变化将是车辆的传动系输出的能量poutput和车辆的势能pe变化δpe的函数，如等式3所示。

δke(dt)≈f(δpe(dt),∫poutput(dt))(3)

在动能的变化不等于从车辆的传动系输出的能量的那些情况下，可以推断出车辆的势能已经改变，因此车辆不在平地上行驶。更具体地，如等式4所示，如果车辆在时间段t上的动能的变化大于在时间段t期间从车辆的传动系输出的能量，则可以推断车辆正在下坡行驶。此外，车辆的势能的变化可以通过计算动能的变化与在时间段t内从车辆的传动系输出的能量之间的差值来估计。

δke(dt)>∫poutput(dt)(4)

参考图1，方法100包括：确定时间t1和t2之间的车辆的动能的变化的步骤110；确定在时间t1和t2之间从车辆的传动系输出的能量的步骤120；以及将在时间t1和t2之间的车辆的动能的变化与在时间t1和t2之间的车辆的传动系输出的能量进行比较的步骤130。在动能变化大于在时间t1和t2之间从传动系输出的能量的情况下，如等式5所示，方法100包括执行车辆的变速器的降挡的步骤140。步骤140可以仅在动能与从传动系输出的能量之间的差大于预定值时进行，例如仅当动能为从传动系输出的能量的大约120％时。

本公开提供了一种增加发动机制动水平的方法100，使得驾驶员不需要太多地依赖车辆的制动系统来在下坡时间段(例如较长的下坡驾驶条件)期间使车辆减速。结果，制动系统的制动片的工作温度可以保持在较低的温度，这有助于防止制动性能的损失，以确保在紧急情况下的足够的制动性能。

在另一个示例中，车辆的动能的变化可以是在该时间段上从车辆的传动系输出的能量、车辆在该时间段上的势能的变化、在该时间段上克服滚动阻力所需的能量和/或在该时间段上克服车辆的阻力所需的能量的函数，如等式6所示。因此，方法100可以包括确定克服车辆在时间段t期间滚动阻力所需的能量的步骤和/或确定克服车辆在时间段t期间的阻力所需的能量的步骤。克服车辆的滚动阻力所需的能量可以通过对在时间段t克服滚动阻力所使用的功率prr量进行积分来确定。以同样的方式，克服车辆的阻力所需的能量可以通过对在时间段t克服阻力所使用的功率pd量进行积分来确定。

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

瞬时滚动阻力prr可以使用公式7确定，其中crr是无量纲滚动阻力系数，n是法向力，即垂直于车辆车轮所在的表面的力，v是车辆相对于道路的速度。瞬时阻力功率(dragpower)pd可以使用公式8来确定，其中ρ是车辆周围空气的密度，cd是无量纲阻力系数，a是车辆的横截面积，v是车辆相对于空气的速度。

prr＝crrnv(7)

在方法100包括确定克服滚动阻力所需的能量和/或克服车辆阻力所需的能量的情况下，当如等式9所示，将在时间t1和t2之间的动能的变化与从传动系输出的能量的变化进行比较时，可以考虑这些因素。方法100可以包括当对下述内容的总和大于在时间t1和t2之间的车辆的传动系输出的能量时，执行车辆的变速器的降挡的步骤：在时间t1和t2之间车辆的动能的变化；在时间t1和t2之间克服车辆的滚动阻力所需的能量；和在时间t1和t2之间克服车辆的阻力所需的能量。以这种方式，当确定车辆正在下坡行驶时，可以增加由车辆的传动系产生的发动机制动量。

方法100可以包括使用一个或多个传感器确定车辆的高度和/或倾斜度。例如，车辆可以配备有被配置为确定车辆的位置和/或高度的全球定位卫星(gps)系统。方法100可以包括使用由gps系统得出的高度数据来确定在时间段t内车辆的势能的变化。可以使用等式10来计算车辆的势能的变化，其中m是车辆的质量，g是重力常数，δh是车辆的高度变化，例如车辆在时间t1的高度和车辆在时间t2的高度。以这种方式，可以在时间段t中计算车辆的势能的变化。

δpe＝mgδh(dt)(10)

该方法可以包括基于所确定的车辆在时间t1和t2之间的动能的变化、在时间t1和t2之间克服车辆的滚动阻力所需的能量、在时间t1和t2之间克服车辆的阻力所需的能量、以及在时间t1和t2之间从车辆的传动系输出的能量来估计车辆的势能变化的步骤。例如，可以使用等式11来估计车辆的势能的变化。

方法100可以包括将使用等式10确定的势能的变化(即借助于一个或多个传感器)与使用等式11确定的势能的估计变化进行比较的步骤。该方法可以包括利用使用等式10确定的势能变化与使用等式11确定的势能估计变化之间的比较来证实车辆正在下坡行驶的步骤。以这种方式，使用等式11确定的势能估计变化可以用于确定gps系统是否正常工作。此外，使用等式11确定的势能变化与使用等式11确定的势能估计变化之间的比较可以用于指示车辆的滚动阻力功率和/或阻力功率是否意外地高，例如当使用等式10确定的势能的变化小于使用等式11确定的势能的估计变化时。

在使用等式10确定的势能变化的得出值和使用等式11确定的势能估计变化不同的情况下，方法100可以包括超控车辆的变速器的降挡的步骤，因为数值之间的差异可能表明车辆系统中的一个或多个(例如瘪轮胎和/或部署的空气制动器/扰流器)存在问题。

方法100可以包括确定输入到车辆的制动系统中的能量，例如方法100可以包括确定制动系统的制动片的温度。方法100可以包括仅当制动系统的温度大于预定温度时执行车辆的变速器的降挡的步骤。以这种方式，用于增加发动机制动的系统可仅在识别出制动系统的操作效能处于风险中时被激活，例如在需要驾驶员大量使用车辆的制动系统的驾驶条件期间。

本领域技术人员将理解，尽管已经参考一个或多个示例通过示例描述了本公开，但是本公开不限于所公开的示例，并且可以在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下构造替代示例。

尽管上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述本发明的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应当理解，在不脱离本发明的构思和范围的情况下可以进行各种改变。另外，各种实施实施例的特征可以组合以形成本发明的其它的实施例。