专利名称：车辆自动惯性滑行的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在惯性滑行时自动限制车辆速度的方法和系统。本发明还涉及一种用计算机执行该方法的计算机程序。
背景技术：
随着微型计算机技术持续向前发展，分级传动变速箱式的自动变速器在重载车辆中已变得越来越常用，而且用控制计算机和多个控制元件(例如，伺服马达)来精确地控制发动机的速度、发动机和变速箱之间的自动离合器与变速箱的联接部件彼此之间的连接和脱离连接已经成为可能，以便于总在正确的转速下实现平稳的换档。
与传统的自动变速箱相比，传统的自动变速箱由若干行星齿轮级构成，并具有输入侧上的液力变矩器，这种类型的自动变速箱的优点是首先，尤其对于在重型车辆中使用，它较简单，而且较坚固，并且能够以大致低于传统自动变速箱的成本生产出来，其次，它具有较高的效率，这意味着较低的燃料消耗的期望。
由若干行星齿轮构成的自动变速箱通常具有位于行星齿轮级之间的单向联接件，当发动机处于驱动状态时，它们处于自动传动位置，用于从发动机到驱动轮传递扭矩，但是当扭矩朝反向传递时，即处于全节流且车辆处于运动情况下，它们脱离啮合，并导致车辆惯性滑动，而没有发动机制动，借助利用车辆的动能，与发动机忙于制动相比，它产生较低的燃料消耗。
WO02/092378显示了在自动分级传动的变速箱内相应的惯性滑行功能。这里，当设置在车辆内的油门踏板位于预定摆动角度范围内时，通过将设置在变速箱内的分离齿轮放到它的空档位置，实现惯性滑行功能，预定摆动角度范围始于距油门踏板的停止位置的一定距离处，并在油门踏板的总摆动范围内延伸轻微角度。在驾驶者想改变从驱动发动机到车辆惯性滑行而不用发动机制动的驾驶条件时，他放开油门踏板，从而在发动机的驱动被中断时油门踏板达到预定范围。如果需要发动机制动，则驾驶者进一步松开油门踏板，完全地或者在任何情况下到达通过预定范围的点，在此预定范围内，出现脱离啮合。根据WO02/092378利用惯性滑行技术，在惯性滑行时车速的增加有时变得过多。在此情形下，车辆驾驶者通过启动车辆的主制动和/或辅助制动来降低车速。这是手动完成的，并产生了某种程度的突然驱动。
发明内容
因此，本发明的目的是在具有分级传动的自动变速箱的车辆中实现自动惯性滑行，其中降低了在过高速度下驱动车辆的风险，而且获得了更舒适的驾驶，同时，满足提高燃料节约的期望。
本发明的问题解决方案对于本发明的方法描述于权利要求1中，而对于本发明的系统描述于权利要求4和8中。权利要求2、3、5-7以及9分别描述了根据本发明的方法和系统的优选实施例和发展。权利要求10-12描述了一种计算机程序和计算机程序产品，它们包括根据权利要求1方法的程序代码。
根据本发明的方法包括一种车辆自动惯性滑行的方法。在车辆中设置了减速装置、至少一个发动机、至少一个通过自动分级传动的变速箱而由该发动机驱动的车轮、用于调节发动机驱动扭矩的油门踏板。在出现指示车速和处于油门踏板预定摆动角度范围内的油门踏板位置的输入信号的情况下，自动启动惯性滑行，所述预定摆动角度范围始于距油门踏板的停止位置的一定距离处，并在油门踏板的总的摆动范围内延伸轻微的角度。由此，该方法包括以下步骤-当超过预定车速极限时，启动的惯性滑行功能被停止；
-车辆利用减速装置自动制动；于是-一旦车速下降到接近等于预定车速极限时，重新启动惯性滑行功能。
根据本发明方法的优点是车速自动限制，且与之相关的是惯性滑行功能根据需要自动启动和停止。根据本发明的功能被集成在惯性滑行功能中。驾驶者享受到了更轻松且更舒适的驾驶。本发明通过降低手动启动惯性功能，提高了惯性滑行功能的燃料节约效果和其它好处。
根据本发明方法的一个实施例，车速极限至少根据车辆所处的路面的主要路面坡度而被预先确定。然后，车速极限可被调节到不同的路面坡度，从而更好地实现惯性滑行功能和随后的制动。
根据本发明方法的另一个实施例，识别以下事实车辆行驶在其上的下斜坡很快将到尽头。这可以在例如设置在车辆内的基于GPS导航系统(GPS＝全球定位系统)的帮助下完成。替代的方法或许可以通过外推断预测车辆行驶的将来的地形。一旦识别出下斜坡不久将到尽头，则在车辆下降到车速极限以下之前的某个时间，重新启动惯性滑行功能。所述时间至少取决于计算出所述下斜坡何时到尽头。
本发明的此实施例还能够延长总的惯性滑行时间，并因此还能够降低燃料消耗。通过预先了解下斜坡不久将到达终点，且在没有主动制动的情况下车辆将随后减速到预定车速极限以下，允许在惯性滑行期间合理的打破预定速度极限。因此，在某些情况下，惯性滑行能够保持启动，而不管车速是否某种程度高于预定车速极限。
本发明还包括一种用于车辆中惯性滑行的系统，其中，控制单元被设置成当惯性滑行功能被启动，且出现指示超过预定车速极限的输入信号的情况下，自动停止惯性滑行功能，并用减速装置制动车辆，控制单元被设置成在出现指示车速已下降到接近预定车速极限的输入信号的情况下，重新启动惯性滑行功能。
与使用根据本发明的方法一样，使用根据本发明的系统获得同样的优点。
在根据本发明系统的一个实施例中，用于设定所述预定车速极限的系统连接到控制单元上。从而，能够选择车速，车速的突破可启动惯性滑行的自动停止。用于设定所述预定车速极限的装置可由设置于车辆仪表盘上的若干控制器组成。根据本发明系统的另一实施例，车速极限可以至少根据有车辆的路面的主要路面坡度确定。然后，车速极限可由用于设定所述预定车速极限的装置自动调节。
在根据本发明的另一实施例中，控制单元被设置成在行驶中，至少根据瞬时车速、路面坡度和油门踏板位置的信息，持续进行用于车辆将来前进的数据模拟，以对于所选择的标准优化惯性滑行的自动启动和自动停止。所选择的标准由增加舒适感且/或降低燃料消耗的要求组成。该实施例允许根据本发明的系统更多考虑将来的地形，以便于能更好地控制惯性滑行功能。从而，惯性滑行功能的启动和停止以及随后的减速能够进一步被优化。
本发明的其它实施例来源于从属权利要求。
下面将参照附图1-3更详细描述本发明，所述附图显示了安装的图示代表性实施例，用于在根据本发明惯性滑行时，自动限制车速。图2显示了根据本发明一个实施例的控制图。
具体实施例方式
在图1中，1代表六缸内燃机，例如柴油发动机，发动机1的曲轴2被联接到单盘干式离合器(一般由3表示)，该离合器3被包围在离合器箱4中。曲轴2以不可旋转方式连接到输入轴7，该输入轴7可旋转地安装在变速箱(一般由9表示)的壳体8中。在壳体8中还以可旋转方式安装了主轴10和中间轴11。齿轮以可旋转方式安装在输入轴7上，且在具有联接套筒的同步装置的帮助下，齿轮能够锁定在输入轴7上，联接套筒以不可旋转、但是能轴向移动方式安装在轮毂上，轮毂以不可旋转方式连接于输出轴。在所述联接套筒的帮助下，旋转地安装于主轴10的齿轮能够相对于输入轴7锁定。在所述联接套筒处于中间位置的情况下，两个齿轮均与它们各自的轴7和10脱离。上述齿轮与同步装置以及联接套筒形成了分离齿轮。
还在中间轴上以可旋转方式设置了若干齿轮，每个齿轮都与以可旋转方式安装于主轴10上的相应齿轮相啮合，在联接套筒的帮助下，后述的齿轮能够锁定在主轴上，在示出的说明性实施例中，它们没有同步装置。在所示的说明性实施例中，在主轴的输出端还设置了行星齿轮式的分级传动级。
在伺服元件(未示)的帮助下，所有的联接套筒都能移动，它们可以是在上述类型的变速器中采用的气动操作活塞气缸装置的类型，在市场上以I-shift名称销售。
伺服元件根据反馈给控制单元和表示各种发动机和车辆数据的信号由控制单元45电控，伺服元件包括微型计算机，所述数据最少包括发动机速度、车速、车辆油门踏板48的位置，以及在合适的情况下，当联接到控制单元45的电子换档杆46处于它的自动换档位置时，发动机制动开关。油门踏板位置从角度发送器49获得，它与以可枢转方式安装于轴50上的油门踏板48的踏板臂51相一致。当选择器46处于手动换档位置时，在驾驶者的指令下通过换档杆46实现换档。控制单元45还根据油门踏板位置和供应到气动活塞气缸装置47的空气控制燃料喷射，即发动机速度，通过所述方式离合器3脱离啮合。
控制单元45被编程，使得当驾驶者在车辆处于运动且可能的发动机制动、例如排气控制器或者压缩制动停止的情况下松开油门踏板48到处于踏板臂51的预设摆动角度范围(在图1中表示为α)的位置时，启动惯性滑行功能，其中，γ表示踏板臂51总的摆动角度，而β表示预设的角度范围，在此角度范围内，发动机不喷射燃料，但是在此范围内，不出现脱离啮合，从而能够获得发动机制动。在所示的说明性实施例中，在踏板臂51约30度的总摆动角度范围内，摆动角度α和β各约为5度，但是角度β可以选择，合适时处于0度。这意味着，当油门踏板从其未启动的停止位置松开到低于约5度的位置时，控制单元45启动惯性滑行功能，首先控制发动机速度，从而在变速器的输入轴7和主轴10之间没有扭矩传递。然后，控制单元45传送信号到伺服元件，借助将副变速器上的联接套筒移动到它的空档位置，使输入轴7与中间轴11脱离，在此之后，将发动机设定到怠速。现在，传动系被断开，车辆能够惯性滑行。因此，在此情形下，同步副变速器脱离啮合，从而获得惯性滑行功能。还可以使用使发动机与车辆的驱动轮脱离啮合的其它装置来获得惯性滑行功能。
根据本发明，控制单元45被编程，使得当车速超过预定速度极限vmax时，自动停止惯性滑行功能。在根据图1的实施例中，显示了用于设定预定速度vmax的装置，该装置用47表示。该装置47可以是单独装置，具有位于车辆仪表盘上的若干选择速度级，或者装置47可以是属于例如车辆的行程计算机内的菜单系统中的可选择设定功能。在本发明的一个实施例中，装置47可以是这样一个单元，根据车辆所处或者将所处的路面坡度，它自动预先确定速度vmax(下面全面解释“将所处”)。测量路面坡度的各种设备本身都是已知的。
根据图2的控制图20更详细显示了由根据本发明一个实施例的控制单元45执行的各控制步骤。在步骤21中，控制单元45检测踏板臂51是否处于摆动角度范围内。如果表明踏板臂5l处于摆动角度范围α外，则不启动惯性滑行功能。控制单元45持续检测踏板臂51的位置。如果表明踏板臂51在摆动角度范围α内，则根据例如副变速器的脱离啮合，启动惯性滑行功能。这根据步骤22完成。如果惯性滑行被启动，则在步骤23中，将车辆的即时速度v与预定的速度vmax做比较。根据本实施例，只要惯性滑行功能使用着，则控制单元45持续执行该比较。根据图2所示的说明性实施例，如果车辆的即时速度v超过了预定速度vmax，控制单元45在步骤24中启动惯性滑行功能，因此根据下一步骤25，控制单元45通过例如启动车辆的制动系统(未示)来制动车辆。制动系统可由车辆的主制动和/或辅助制动构成，其中辅助制动可以是设置于发动机中的压缩制动，或者设置在排气管上的排气制动。作为替代或者除此之外，车辆可以发动机制动，即借助于发动机1的内部摩擦。在权利要求书中，术语“减速装置”包括下列中的一个或多个发动机制动(通过发动机的内部摩擦)，主制动和/或辅助制动。借助于发动机内部摩擦，发动机制动可以在计算出来自发动机摩擦的制动力是足够的情形下实现。在此情况下，控制单元在变速器9中选择适合于制动力的齿轮。在惯性滑行功能停止中，控制单元45首先将发动机速度调节到允许同步的转速，并使前面已经脱离啮合的齿轮重新啮合。现在，传动系被重新连接起来，又可以对发动机进行制动或驱动了。根据步骤26，控制单元45将车辆的即时速度v与预定速度vmax比较，在步骤27中，一旦控制单元45确定减速装置已把车速v降到vmax以下，则控制单元45停止制动。完成制动车辆后，控制图20前进到返回步骤28。
根据本发明的又一实施例，由以下事实进行识别，车辆行驶的下斜坡不久将到尽头。这可以优选地通过控制单元45、在例如设于车辆内的基于GPS导航系统(GPS＝全球定位系统)的帮助下完成。借助于车辆导航系统的GPS和电子地图，控制单元45获取有关车辆即时位置和周围地形的信息。控制单元45连续记录惯性滑行功能停止整个时期的未来地形。一旦控制单元45已识别下斜坡不久将到尽头，则在车辆下降到速度极限vmax以下之前的某个时候，即，当即时速度v接近于和略在预定速度极限vmax以上时，重新启动惯性滑行功能。车辆下降到速度vmax以下之前的所述时间取决于计算出下斜坡何时到达终点。这可以通过了解当前车速v、期望的减速度和将来的地形计算出。在本发明的优选实施例中，控制单元45考虑了下斜坡到达终点后的地形的样子，即下斜坡是否跟着一定坡度的上斜坡，或者是否跟着适当的平坦路面。控制单元45中的模拟允许以最高燃料效率控制惯性滑行功能，例如，所要选择的惯性滑行功能。
在另一个优选实施例中，系统包括最大绝对上限速度，它略在vmax之上，且借助于自动控制系统，车辆绝对不允许超过该速度，即便是例如通过最大程度利用以下事实找到有前途的良好燃料节约的模拟下坡不久将到尽头，并且跟着较陡的上坡，坡度陡得足以使车辆制动到vmax以下。出于安全原因，所述绝对最大速度应当是工厂设定的。
根据本发明的另一实施例，控制单元45在惯性滑行功能停止和启动期间都持续地监测未来地形。因此，控制单元45能够允许车速v增加到vmax和所述绝对最大速度之前某处，而惯性滑行功能不被停止，或者系统不制动具有制动系统的车辆(或者就是发动机制动)，并且由于受控制单元45控制，控制单元45已识别出下坡不久将到尽头，且计算出车速停留在所述绝对最大速度以下。整体来考虑，这可进一步提高燃料节约。
若装置47根据车辆所在的下坡的路面坡度自动确定车速vmax，然后vmax的确定可以构成持续模拟的一部分，即确定何时惯性滑行功能将要停止，及确定可能重新启动，此确定是持续获得的，且取决于车辆的即时状态和未来的地形。
在所述的实施例中，只考虑了车辆行驶的路面坡度。但是，在滚动阻力和空气阻力的作用下，车辆的加速度和减速度也受影响。通常将路面坡度、滚动阻力和空气阻力一起作为路面阻力。
在本发明的又一实施例中，vmax的自动确定和/或模拟根据车辆的即时路面阻力实现，且在某些实际实施例中，还根据未来的路面阻力获得。
图3显示了根据本发明一个实施例的设备500，其包括非易失性存储器520、处理器510和读写存储器560。存储器520具有第一存储器部分530，其中存储了用于控制设备500的计算机程序。在存储器部分530中用于控制设备500的计算机程序可以是操作系统。
设备500可以被包围在例如控制单元中，诸如控制单45。例如，数据处理单元510可以包括微型计算机。
存储器520还具有第二存储器部分540，其中存储了根据本发明的用于控制惯性滑行功能的程序。在可选择的实施例中，用于控制惯性滑行功能的程序被存储在单独的非易失性数据存储介质550中，诸如例如CD或者可更换半导体存储器。程序可以以可执行形式或者压缩状态存储。
当下述数据处理单元510运行某一特定功能时，应当清楚的是，数据处理单元510运行存储在存储器540中的程序的某一特定部分，或者运行存储在非易失性记录介质550中的程序的某一特定部分。
数据处理单元510适于通过数据总线514与存储器550通信。数据处理单元510还适于通过数据总线512与存储器520通信。另外，数据处理单元510适于通过数据总线511与存储器560通信。数据处理单元510还适于通过数据总线515与数据接口590通信。
根据本发明的方法可以由数据处理单元510执行，通过数据处理单元510运行存在存储器540中的程序或者存储在非易失性记录介质550中的程序而执行。
本发明不应当视为限于上述说明性实施例，而是在所附权利要求的范围内，多种进一步的变化和修改都是可能的。
权利要求
1.一种用于车辆自动惯性滑行的方法，在车辆中设置有减速装置、至少一个发动机(1)、至少一个通过自动分级传动的变速箱(9)而由该发动机(1)驱动的车轮、用于调节发动机驱动扭矩的油门踏板(48)，所述惯性滑行在出现指示车速(v)和油门踏板位置处于油门踏板的预定摆动角度范围(α)内的输入信号的情况下自动启动，所述预定摆动角度范围(α)始于距离油门踏板的停止位置的一定距离处，并在所述油门踏板的总的摆动范围(γ)内延伸轻微的角度，且其中，该方法包括以下步骤-当超过预定车速极限(vmax)时，所述启动的惯性滑行功能被停止，-车辆利用所述减速装置自动制动，因此-一旦车速(v)下降到接近等于所述预定车速极限(vmax)时，所述惯性滑行功能被重新启动。
2.如权利要求1所述的方法，特征在于，所述车速极限(vmax)至少根据车辆所处的下斜坡的路面坡度信息而被预先确定。
3.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤-识别车辆在上面行驶的下斜坡不久将到尽头的事实，-惯性滑行功能在车辆下降到所述车速限度(vmax)之前的某个时间被重新启动，且其中所述时间至少取决于所述下斜坡何时到尽头。
4.一种用于车辆自动惯性滑行的系统，在车辆中设置有减速装置、至少一个发动机(1)、至少一个通过自动分级传动的变速箱(9)而由该发动机(1)驱动的车轮、用于调节发动机驱动扭矩的油门踏板(48)以及被编程的控制单元(45)，用于在出现指示车速(v)和处于油门踏板的预定摆动角度范围(α)内的油门踏板位置的输入信号的情况下，自动启动惯性滑行功能，所述预定摆动角度范围(α)在距所述油门踏板的停止位置的一定距离处开始，并在所述油门踏板的总摆动范围(γ)内延伸轻微的角度，其特征在于，所述控制单元(45)被设置成当惯性滑行功能被启动且出现指示超过预定车速极限(vmax)的输入信号时，自动停止惯性滑行功能，并用减速装置制动车辆，控制单元(45)被设置成在出现指示车速(v)已下降到接近所述预定车速极限(vmax)的输入信号的情况下，重新启动惯性滑行功能。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，用于设定所述车速极限(vmax)的装置(47)连接到控制单元(45)上。
6.如前述权利要求所述的系统，其特征在于，用于设定所述车速极限(vmax)的所述装置(47)被设置成，至少根据车辆所处的下斜坡的路面坡度信息来预先确定该车速极限(vmax)。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述减速装置至少由设置在车辆内的主制动和/或辅助制动构成，并且/或者由所述发动机(1)的内部摩擦构成。
8.一种用于车辆自动惯性滑行的系统，在车辆中设置有减速装置、至少一个发动机(1)、至少一个通过自动分级传动的变速箱(9)而由该发动机(1)驱动的车轮、用于调节发动机的驱动扭矩的油门踏板(48)，以及被编程的控制单元(45)，用于在出现指示车速(v)和处于所述油门踏板的预定摆动角度范围(α)内的所述油门踏板位置的输入信号的情况下，自动启动惯性滑行功能，所述预定摆动角度范围(α)始于距所述油门踏板的停止位置的一定距离处，并在所述油门踏板的总摆动范围(γ)内延伸轻微的角度，其特征在于，控制单元(45)被设置成在行驶中，至少根据车速(v)、路面坡度和油门踏板位置信息，持续地进行车辆将来前进的数据模拟，以相对于所选择标准最优化惯性滑行的启动和停止。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述选择的标准由增加舒适感并且/或者降低燃料消耗的要求组成。
10.一种计算机程序，包括用于当所述计算机程序在计算机上执行时，执行如权利要求1所述方法的程序代码。
11.一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质上的程序代码，用于当所述计算机程序在计算机上执行时，执行如权利要求1所述的方法。
12.一种能够直接载入计算机内存中的计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，用于当所述计算机程序产品上的所述计算机程序在计算机上执行时，执行如权利要求1所述的方法。
全文摘要
一种用于车辆自动惯性滑行的方法和系统，其中在车辆中设置有减速装置、发动机(1)、经由自动分级传动的变速箱(9)而由发动机(1)驱动的车轮、用于控制发动机(1)的驱动扭矩的油门踏板(48)和控制单元(45)。控制单元(45)被设置成，当惯性滑行功能启动并且有输入信号指示超过了预定的车速极限(v
文档编号B60W10/18GK1930412SQ200580007343
公开日2007年3月14日 申请日期2005年2月22日 优先权日2004年3月9日
发明者马库斯·斯滕, 拉斯·卡尔松, 西克斯滕·贝里隆德 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司