本发明涉及一种尤其是通过使用液压或气动操作的制动系统来使以低速移动的车辆减速的方法。另外，本发明涉及一种可以执行该方法的计算机程序产品，并且还涉及一种具有这种类型的计算机程序产品的车辆。
背景技术：
现代车辆具有自主或部分自主地操作以使车辆减速并且调节车辆速度的制动系统。自主操作的制动系统适用于自主驾驶的车辆，其中驾驶员没有可能——或者有至多非常有限的可能——影响由车辆执行的驾驶操纵。在某些驾驶情况下，部分自主操作的制动系统可以在即使驾驶员坐在控制装置处，他/她也不必变得为此目的而活动的情况下启动制动操纵。这种系统的示例是自适应巡航控制系统，其中借助于有针对性的制动干预，距前方行驶的车辆的一定的间距没有缩短。在防碰撞系统的情况下，如果预计与物体——尤其是车辆——碰撞，则独立地启动制动操作。部分自主操作的制动系统还适用于交通拥堵辅助，其中——尤其是在交通拥堵下，直到某一车辆速度——驾驶员既不能加速车辆，也不能减速车辆。此外，在将车辆独立地操纵到停车位或车库中的停车辅助的情况下，制动系统被自主地致动。
在现代车辆中也采用的绝大多数制动系统是液压或气动操作的。这种类型的制动系统表现出压力介质的压力的相对较粗分散，结果是它们仅以最小制动扭矩运行，该最小制动扭矩或多或少地偏离0nm。基于制动系统，最小制动扭矩量在30nm至50nm之间。如果需求低于该制动扭矩的制动扭矩，则制动系统不起作用。这导致这样的情况：以低速移动的车辆可以仅相对冲击地减速，这是因为即使较低的制动扭矩足以用于减速的目的，也必须使用至少最小制动扭矩。另外，从安全的角度来看，即使控制单元已经开始制动操作，也可能出现车辆侧倾一定时间的情况。
除了损失舒适性之外，还存在与此相关的另外的缺点：如上所述，车辆的瞬时速度对于制动操作和请求的制动扭矩起着非常重要的作用。例如，车辆速度可以用增量编码器来确定。增量编码器基于转角的变化而产生信号，该信号传递至控制单元，相应地，该控制单元以基于确定的车辆速度的方式启动制动系统。
在许多情况下，所讨论的车辆的控制单元使用由比例项和积分项组成的所谓的pi控制器(比例-积分控制器)。pi控制器是线性控制理论的一部分，其中液压或气动操作的制动系统的上述特性，即只对一定的制动压力起作用，表现出不稳定性，尽管有积分项，但是该不稳定性仅用pi控制器难以管理。
由于在pi控制器的情况下，稳定的控制器是个问题，在低速情况下，以下情况可能发生：即使车辆正在移动，增量编码器也在一定时间内不产生速度信号，并且pi控制器不再具有命令的变量，并且不知道车辆是否正在移动。
例如，如果将自主移动的车辆驶入车库或停车位，则由于这种情况，所以尽管其仍然必须以低速移动才能到达设定的位置，但是车辆已经在规定位置(设定位置)之前停下来的情况可能发生。在这种情况下，控制单元释放制动器，并且车辆加速，以便随后以上面已经提到的最小制动扭矩再次减速。通过这种方式，加速过程和制动过程的不期望的时序发生。如果车辆由于诸如阵风之类的外部影响或由于停车位的坡度而加速，则这种加速过程和制动过程的时序可能会加强。
另一观点是，在从较高车辆速度到在下文中被指定为爬行速度的较低车辆速度的过渡过程中，摩擦力，尤其是在车辆的车轮与地面之间的摩擦力，由于车辆动态变化而从动态行为转化为静态行为，还加剧了对制动过程的调节。
us7,035,727b2提出了一种用于当车辆以爬行速度移动时调节车辆速度的方法。ep0927671b1提出了一种用于制动车辆的车轮的方法。在jp2004032826a、jp2000278815a、us2008/0115993a1、us6,385,527b1和wo2015/176876a1中可以找到用于调节车辆速度以及还用于制动车辆的进一步公开。
技术实现要素：
本发明的一个实施例的目的是提出一种用于尤其是通过使用液压或气动操作的制动系统来使以低速移动的车辆减速的方法，利用该方法可以应对上述缺点。特别地，该方法能够实现无冲击的减速并且避免加速过程和制动过程的时序。
该目的通过权利要求1、9和10中所述的特征来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明的一个实施例涉及一种用于尤其是通过使用液压或气动操作的制动系统使以低速移动的车辆减速的方法，其中车辆包含多个车轮，发动机，与车轮相互作用的传动系，设置在发动机和传动系之间的变矩器，用该变矩器可以将由发动机提供的扭矩全部或部分地传递至传动系，其中传动系将传递的驱动扭矩传递至车轮中的至少一些，用于以制动扭矩使车轮中的至少一些减速的制动系统；用于确定车辆速度并且用于产生相应的速度信号的速度传感器，以及控制单元，考虑到车辆速度，用该控制单元可以改变传递至传动系的驱动扭矩，以及也可以改变作用在车轮上的制动扭矩。所提出的方法在这种情况下包含以下步骤：
-通过速度传感器确定车辆速度是否低于可预先给定的极限值，和
-如果车辆速度低于第一极限值，则增加传递至传动系的驱动扭矩，以及
-通过借助于控制单元增加作用在车轮上的制动扭矩来使车辆减速。
执行所提出的方法所需的部件通常存在于现代车辆中，因此没有必要对车辆的配置进行改变。根据该提议，当车辆速度低于第一极限值时，传递至传动系的驱动扭矩增加。低于第一极限值的车辆速度可以被指定为“爬行速度”并且可以处于例如5千米每小时(km/h)至7km/h的范围内。根据本发明，只有当该条件已经满足时，控制单元才会进行干预，并且速度由控制单元来进行调节。
通过适当地启动发动机和/或变矩器可以增加驱动扭矩。如在背景技术中已经提到的那样，液压或气动操作的制动系统表现出压力介质的压力的相对较粗分散，结果是它们只能以最小制动扭矩运行，该最小制动扭矩或多或少地偏离0nm，并且例如可以达到30nm到50nm之间，并且经常达到约40nm。由于驱动扭矩增加，因此需要增加制动扭矩以便能够使车辆减速。驱动扭矩增加直到减速目的所需的制动扭矩大于最小制动扭矩。通过这种方式，可以确保车辆能够以无冲击的方式减速，直到其完全停止。由于制动扭矩增加，所以即使速度传感器将车辆停止作为其起点，也不能阻止车辆以最小速度移动，并且一旦车辆已经加速至速度传感器能够产生速度信号并且将其传送至控制单元，就启动不平稳的制动操作。
在可选的实施例中，车辆可以具有车辆定位系统，用该车辆定位系统可以限定车辆的设定位置并且可以确定和比较实际位置。另外，控制单元可能已经以这种方式进行配置：考虑到车辆的设定位置和实际位置之间的差值，可以改变传递至传动系的驱动扭矩并且也可以改变作用在车轮上的制动扭矩。该方法在这种情况下可以具有以下步骤：
-如果车辆的设定位置与实际位置之间的差值低于可预先给定的极限值，则通过借助于控制单元增加作用在车轮上的制动扭矩来使车辆完全减速。
车辆定位系统可以是具有足够精度的传统导航系统，以便能够确定车辆的实际位置。除此之外，可以为此采用间距传感器、车对车通信系统、或车对基础设施通信系统。在每种情况下，车辆定位系统都必须能够将可以由驾驶员输入或者可以由控制单元确定或已经由控制单元确定的设定位置与实际位置进行比较。如果使用具有足够精度的导航系统，则驾驶员可以例如通过设定的位置进入在目的地附近为他/她预留的停车位。由控制单元确定的设定位置可以通过以下方式确定：借助于间距传感器，可以将车辆独立地操纵到停车位或车库中。例如在交通拥堵的情况下，通过车对车通信系统，可以传递速度、加速度、和减速度、以及距其他车辆的间距。通过车对基础设施通信，可以确定车辆相对于某个基础设施设备——例如交通信号灯、平面交叉口或电动车辆的充电站——的位置。
在任何情况下，都可以设立车辆被最佳放置的设定位置。根据该提议，限定设定位置与实际位置之间的差值，其也可以被指定为“行驶距离”(dtt)。如果这个差值被缩小并且车辆在这个差值内停下来，那么车辆占用的实际位置可以被接受并且不必被校正。例如，如果当车辆的侧封的前端与停车线对齐时到达交通信号处的设定位置，则可以接受实际位置，在该实际位置中，车辆的前端例如在停止线前的20厘米至40厘米(尤其是30厘米)停下来。根据该提议，在这个实施例中，控制单元不尝试加速和减速车辆，直到到达设定位置为止。一方面，本文防止了由于上述原因而不平稳地执行并且由此损害舒适度的短暂的加速和减速；另一方面，节省了能源，并且保护包含的车辆部件，尤其是发动机和制动系统。
在所提出的方法的另一实施例中，驱动扭矩的增加可以以基于车辆速度的方式进行。为此，例如，可以使用用于确定从变矩器传递至传动系的驱动扭矩的扭矩传感器。除此之外，由传动系输出的驱动扭矩基于传动系的转动速度、车辆速度、以及变矩器的几何形状。如果车辆在给定的自动挡位下减速并且车轮更慢地转动，则传动系的转动速度也降低。但是发动机必须至少以怠速运转，结果是从变矩器传递至传动系的驱动扭矩增加。为了补偿这种影响，在这个实施例中，驱动扭矩的增加以基于车辆速度的方式进行，预先假定车辆速度如此之高以至于速度传感器能够产生速度信号。因此，驱动扭矩在较高速度时比在较低速度时更强烈地增加，使得在补偿之后，只要车辆以爬行速度移动，大约相同的驱动扭矩就会被传递至传动系。这种补偿可以通过适当地启动发动机和/或变矩器来实现。补偿可以借助保存在表中的值来实施，并且可以以这种方式来选择：在补偿之后传递至传动系的驱动扭矩足够大以克服传动系的阻力损失和车轮在地面上的摩擦力，使得如果发动机以怠速转动，则车辆以爬行速度移动。
驱动扭矩相对于车辆速度的均衡——尤其是由于液压和/或气动操作的制动系统的上述特性——比制动扭矩的补偿更容易实现。由于驱动扭矩的补偿，制动扭矩可以以这种方式来选择：一方面，其大于正在使用的制动系统的最小制动扭矩，另一方面，即使当外力起作用时，例如来自阵风或来自车辆停下来时位于的下表面的坡度，制动扭矩也是如此之大以至于车辆以无冲击的方式减速，但是同时也安全地停车。
在另一实施例中，驱动扭矩的增加借助于补偿系数进行。可能存在的一种解决方案是：本身补偿如上所述的传递至传动系的驱动扭矩对车辆速度的依赖性，该补偿以这种方式进行：只要车辆以爬行速度移动，传递至传动系的补偿的驱动扭矩就与速度无关。可以按比例进行补偿，为此补偿系数小于1，例如在0.6和0.8之间，尤其是0.7。如果争取完全补偿，则可能会发生过度补偿，由此可能引起振动，并且车辆不能再以无冲击的方式减速。
在另一实施例中，控制单元可以包括pi控制器，并且该方法可以具有以下步骤：
-如果车辆的设定位置和实际位置之间的差值低于可预先给定的极限值并且速度传感器没有将速度信号传递至控制单元达一定时间，则通过控制单元将对于积分项的速度-误差输入值设置为1。
如果所述速度低于爬行速度，则pi控制器可以完全接管车辆速度的调节。pi控制器的积分部件被慎重地操纵，以防止车辆在车辆的设定位置和实际位置之间的差值小于可预先给定的极限值，例如在20厘米与40厘米之间，尤其是30厘米情况下，反复不断地加速和减速以到达设定位置。在这种情况下，可以通过控制单元另外将速度调节为某个值，例如1km/h。一方面，本文防止了由于上述原因而不平稳地执行并且由此损害舒适度的短暂的加速和减速；另一方面，节省了能源，并且保护包含的车辆部件，尤其是发动机和制动系统。
该方法的一个实施例通过以下步骤来表征：
-如果车辆速度低于第二极限值并且不需求增加驱动扭矩，则通过控制单元增加制动扭矩。
通常，速度的第二极限值低于第一极限值。速度的第一极限值可以是例如爬行速度，其可以达到5km/h至7km/h之间。第二极限值明显较低，例如达到0.6km/h和0.8km/h之间，尤其是0.7km/h。制动扭矩的增加确保制动扭矩足够高，以便使车辆完全减速并且使其保持安全减速。
在另一实施例中，该方法包括以下步骤：
-对于由控制单元记录的每个速度信号，将制动扭矩增加一定值。
例如，对于每个记录的速度信号，数值-300可以被增加至积分项的输入信号。负值表明在这种情况下，这是减速问题。可能存在未必会发生的情况，其中静止车辆信号假定为值1，并且积分项被赋予值0作为输入信号，使得即使车辆正在移动，该值也保持当前值。如果车辆足够缓慢地移动，则固定车辆信号保持为值1。如果车辆速度增加，则固定车辆信号的值降低并且积分项假定为较高值。即使车辆由于例如阵风或停车区域的坡度的外部影响而移动，通过增加数值-300，确保制动扭矩足够高以使车辆完全减速并且保持其减速。如果车辆速度增加至大于0.2km/h的值，则pi控制器也会再次起作用。
根据进一步发展的实施例，该方法包括以下步骤：
-使用设定的速度值来调节车辆速度，所述值来源于车辆的设定位置与实际位置之间的差值和比例系数的商。
在控制工程方面，使用设定的速度值来调节车辆速度具有优势。一旦车辆移动，车辆的设定位置与实际位置之间的差值就会不断更新。如果车辆已经行驶“太远”并且必须倒车以便占据设定位置，则设定的速度值也可以假定为负值。设定的速度值可以以这种方式来选择：如果车辆以爬行速度移动，则其假定为最大值，并且如果车辆静止，则变为0。例如，比例系数可以假定从0.2到0.4的数值，尤其是0.3。通过这种方式，一旦车辆以爬行速度移动，就会建立车辆的设定位置与实际位置之间的差值与设定的速度值之间的相互关系。由于比例系数保持不变，所以建立线性关系。如果设定位置与实际位置之间的差值减小，则设定的速度值会线性地减小。如果差值为0，则设定的速度值也为0。因此实现了车辆的无冲击减速。
本发明的一种配置涉及一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码已经被储存在计算机可读介质中并且可由控制单元执行，用于执行根据前述任一实施例的通过使用液压或气动操作的制动系统来使以低速移动的车辆减速的方法。
本发明的进一步发展涉及一种具有根据前述的配置的计算机程序产品的车辆，尤其是机动车辆。
使用所提出的计算机程序产品以及所提出的车辆可以获得的技术效果和优点对应于已经针对所提出的方法所讨论的那些。总之，要指出的是，通过使用液压或气动操作的制动系统，车辆也可以在低速下以无冲击的方式减速，直到其完全停止。另外，防止车辆反复加速和减速。
附图说明
下面将参考附图更详细地阐述本发明的示例性实施例。示出为：
图1是可以通过所提出的方法操作的车辆的示意性俯视图；
图2是所提出的方法的实施例的流程图；和
图3是从传动系传递至车轮的驱动扭矩与车辆速度之间的相互关系的示意图。
具体实施方式
图1示出了可以用所提出的方法操作的车辆10的示意性俯视图。车辆10具有发动机12，在本申请中是内燃发动机，其也可以被实现为电动马达。发动机12经由发动机输出轴14提供一定的发动机扭矩，该发动机扭矩传递至变矩器16。变矩器16被连接至传动系18，用该传动系18可以将由变矩器16提供的驱动扭矩ma分配给多个车轮20。在所示的示例中，车辆10具有四个车轮20，其中前轮经由传动系18驱动。为此，传动系18具有适当的差速器22。从变矩器16传递至传动系18的驱动扭矩ma可以借助于扭矩传感器24来记录。但是由于通常发动机12和变矩器16的特性是已知的，使得从变矩器16传递至传动系18的驱动扭矩ma可以仅通过发动机12的速度来推断，所以提供扭矩传感器24不是必需的。然而，从控制工程的观点来说提供扭矩传感器24可能是有益的。
此外，车辆10包括气动和/或液压操作的制动系统26。制动系统26在每个车轮20上具有制动单元28，所述制动单元与流体储存器30流体连通，并且能够以制动扭矩mb使车轮20减速。除此之外，车辆10包括速度传感器32，该速度传感器32记录车辆10的速度并且产生相应的速度信号。速度传感器32可以被实现为增量编码器。另外，车辆10具有车辆定位系统34，用该车辆定位系统34可以记录车辆10的实际位置，并且将其与可以输入或已经确定的设定位置进行比较。
另外，车辆10包括控制单元36，用该控制单元36可以改变传递至传动系18的驱动扭矩ma并且也可以改变作用在车轮20上的制动扭矩mb。在这种情况下，控制单元36可以考虑到速度传感器32的速度信号以及也可以考虑到扭矩传感器24和车辆定位系统34的信号，控制单元36经由电气线路38连接至扭矩传感器24和车辆定位系统34。控制单元36包括pi控制器40——也就是说，具有比例项和积分项的控制器。为了改变驱动扭矩ma的目的，控制单元36可以适当地启动发动机和/或变矩器16。为了改变制动扭矩mb的目的，制动系统26由控制单元36适当地启动。
在图2中，基于流程图表示根据本发明的方法的实施例，利用该方法可以调节车辆速度vv。首先，通过速度传感器32检查车辆速度vv是否低于第一极限值vc1。例如，该第一极限值vc1可以达到6km/h。如果车辆10比该极限值vc1更慢地移动，则车辆10具有所谓的爬行速度。在这种情况下，车辆速度vv由控制单元36的pi控制器40调节。
在下一步骤中，通过车辆定位系统34确定车辆10的位置的设定值与实际值之间的差值dtt(行驶距离)。实际值可以通过gps信号和/或间距传感器来确定。设定值例如可以由驾驶员输入或由控制单元36考虑到由其他车辆或诸如交通信号灯或平面交叉口的固定的基础设施设备发出的信号来确定。如果设定值和实际值之间的差值dtt降低为小于临界值dttc，则pi控制器40使得从传动系18传递的驱动扭矩ma和制动扭矩mb二者都增加。在这种情况下，制动扭矩mb的增加也可以取0作为其起点——也就是说，对于先前没有制动扭矩mb存在的情况。
如果车辆速度vv降低为小于通常小于第一极限值vc1的第二极限值vc2，则检查是否存在增加驱动扭矩ma的需求。例如，当交通信号从红色跳转到绿色时，当车辆10接近并且车辆10还没有停下来并且驾驶员或控制单元36希望加速车辆时，需求可以获得。如果没有增加驱动扭矩ma的需求，则制动扭矩mb进一步增加，使得车辆10现在停下来。如果差值dtt小于临界值dttc，但是差值不等于0，则不进行车辆实际位置的补偿。
从该示例性实施例可以看出，制动扭矩mb在两个阶段增加，而驱动扭矩ma仅增加一次。在第一阶段，车辆10与增加的驱动扭矩ma相反地减速，为此，需要制动扭矩mb，该制动扭矩mb大于用其可以致动正在使用的液压或气动操作的制动系统的最小制动扭矩。如果车辆速度vv已经降低至小于第二极限值vc2，那么在第二阶段中，制动扭矩mb再次增加，以便确保车辆10完全减速，并且例如当车辆10位于斜坡上时和/或当一阵风占据车辆10时也保持静止。第二极限值vc2已经以这样的方式来选择：已经再次增加的制动扭矩mb不会导致突然的减速。
在图3中，从传动系18传递至车轮20的驱动扭矩ma已经沿车辆速度vv绘制，其中车辆10以爬行速度移动。除其他事项之外，从传动系18输出的驱动扭矩ma基于传动系18的转动速度、车辆速度vv、以及变矩器16的几何形状。如果车辆10在给定的自动挡位下减速并且车轮20更慢地转动，则传动系18的转动速度也降低。但是发动机12必须至少以怠速运转，结果是从变矩器16传递至传动系18的驱动扭矩ma增加。
为了补偿这种影响，驱动扭矩ma的增加以基于车辆速度vv的方式进行。因此，驱动扭矩ma在较高的车辆速度vv时比在较低的车辆速度vv时更剧烈地增加，使得在补偿之后大约相同的驱动扭矩ma被传递至传动系18。通过该补偿，确保可以在很大程度上独立于车辆速度vv而提供一定的制动扭矩mb，使得车辆10完全地并且以无冲击的方式停下来。该补偿可以借助于保存在表中的值来实施，并且可以以这样的方式来选择：在补偿之后传递至传动系18的驱动扭矩ma足够大以克服传动系18的阻力损失和车轮20在地面上的摩擦力，使得如果发动机12以怠速转动，则车辆10以爬行速度移动。
但是，从图3可以明显看出，补偿不是以补偿的驱动扭矩ma与车辆速度无关的方式进行。更确切地说，补偿仅以补偿系数fc进行，例如，补偿系数fc在0.6至0.8的范围内。通过这种方式，补偿的驱动扭矩ma对车辆速度vv的依赖性明显降低，并且防止可能导致振动的过度补偿，过渡补偿会导致车辆10反复地加速和减速。
附图标记列表
10车辆
12发动机
14发动机输出轴
16变矩器
18传动系
20车轮
22差速器
24扭矩传感器
26制动系统
28制动单元
30流体储存器
32速度传感器
34车辆定位系统
36控制单元
38电气线路
40pi控制器
dtt车辆位置的设定值与实际值之间的差值
dttcdtt的临界值
fc补偿系数
fs比例系数
y是
ma驱动扭矩
mb制动扭矩
n否
vv车辆速度
vc1车辆速度的第一极限值
vc2车辆速度的第二极限值
vsp设定的速度值
verr速度-误差输入值