用于控制車輛的系統和方法與流程
用于控制車輛的系統和方法
1.分案申請說明
2.本技術是基于申請號為201780081786.6，申請日為2017年11月1日，發明名稱為“用于控制車輛的系統和方法”的中國專利發明申請的分案申請。
技術領域
3.文中描述的本發明主題的實施方式涉及車輛控制。其他實施方式涉及控制車輛以防止后溜。
背景技術：
4.諸如用于采礦和從地下礦井中搬運重載荷的非公路采礦車輛“ohv”和裝載-運輸-卸載車輛“lhd”的車輛是眾所周知的。lhd和其他的車輛通常有柴油和電動兩個版本市售，并且經常使用電動輪以高能效的方式來推進或減速車輛。該效率通常是通過使用大馬力柴油發動機結合交流發電機、主牽引逆變器和安裝在車輛的輪胎內的輪驅動組件實現的。柴油發動機與交流發電機直接關聯，使得柴油發動機驅動交流發電機。交流發電機給主牽引逆變器提供電力，主牽引逆變器將具有受控電壓和頻率的電能提供給輪驅動組件的電驅動馬達。每個輪驅動組件都安裝有行星齒輪傳動裝置，該裝置將相關驅動馬達的旋轉能量轉換為提供給車輪的高轉矩低速旋轉能量輸出。
5.除了給主牽引逆變器提供電力從而給電驅動馬達提供電力以推進車輛外，交流發電機還給諸如用于顛簸運動(bucket movement)以及用于行車制動和停車制動的應用的各種輔助車輛系統使用的液壓泵和液壓馬達提供電力。
6.由于這些車輛的重量、所承載的載荷以及這些車輛使用的環境，在坡度(grade)上操作這些車輛可能會面臨一些挑戰，尤其是對缺乏經驗的操作者來說。因此，可能需要提供一種不同于現有的系統和方法的用于控制車輛的系統和方法。
技術實現要素：
7.在一實施方式中，提供了一種用于控制車輛的方法。該方法包括以下步驟：當沿著選定的行駛方向在坡度上行駛時，控制車輛的至少一個牽引馬達提供車輛的受控減速，且當車輛沿著選定的行駛方向正在移動時自動地應用車輛的行車制動器。
8.在另一實施方式中，提供一種系統。該系統包括：控制單元，配置為電連接到車輛的驅動系統，驅動系統包括至少一個用于將發動力提供給車輛的牽引馬達；和與車輛的至少一個車輪關聯的行車制動器。沒有在選定的行駛方向上提供發動力的命令時，控制單元配置為當車輛在選定的行駛方向上移動時自動地應用行車制動器以防止車輛后溜。
9.在一實施方式中，提供一種用于控制車輛的方法。方法包括以下步驟：確定車輛的選定的行駛方向，監控車輛的馬達的運轉方向，監控馬達的速度，且當檢測到后溜狀態時自動地應用車輛的行車制動器以防止車輛后溜。
10.在另一實施方式中，提供一種系統。該系統包括：控制單元，配置為電連接到車輛
的驅動系統，驅動系統包括至少一個用于將發動力提供給車輛的牽引馬達；和與車輛的至少一個車輪關聯的行車制動器。控制單元配置為當檢測到后溜狀態時自動地應用行車制動器以防止車輛后溜。
11.在又一實施方式中，提供一種車輛。車輛包括驅動系統，包括牽引馬達，以驅動方式連接到車輛的車輪，馬達配置為提供發動力以在運行的推進模式下沿選定的行駛方向推進車輛；控制器，電連接到驅動系統；和摩擦制動器，與車輛的至少一個車輪關聯。控制器配置為當檢測到后溜狀態時自動地接合摩擦制動器以防止車輛后溜。
12.在一實施方式中，用于車輛的控制系統控制(例如，制動控制系統)包括與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，和驅動系統控制單元，驅動系統控制單元配置為控制所述電驅動系統以將電發動力選擇性地提供給至少第一組車輪，以推進所述車輛并電減速來減慢車輛。所述系統還包括：摩擦制動系統，與所述車輛的所述第一組車輪或第二組車輪的至少一者關聯；和摩擦制動器控制單元，配置為控制所述摩擦制動系統以用于對所述第一組車輪或所述第二組車輪中的至少一者應用摩擦制動。所述驅動系統控制單元還配置為與摩擦制動器控制單元通信，以在車輛停止和啟動期間控制摩擦制動應用的量。例如，驅動系統控制單元可配置為與摩擦制動器控制單元通信，以在車輛在其所在的傾斜坡度上停止和啟動期間至少部分自動地控制摩擦制動應用的量。
13.在另一實施方式中，控制車輛的方法包括，在車輛的驅動系統控制單元處，控制與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，以將電發動力選擇性地提供給至少第一組車輪，以推進車輛并電減速來減慢車輛。方法還包括確定所述車輛從停止到沿著傾斜坡度向上移動所需的轉矩水平，及響應于來自操作者控制的用于使車輛沿著坡度向上移動的輸入，與車輛的摩擦制動器控制單元通信，以去除將車輛保持停止的摩擦制動應用，且同時根據所確定的轉矩水平控制車輛的電驅動系統提供電發動力，以用于使車輛從停止到沿著坡度向上移動，而沒有明顯的車輛后溜。
14.在另一實施方式中，控制車輛的方法包括，在車輛的驅動系統控制單元處，控制與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，以將電發動力選擇性地提供給至少第一組車輪，以推進車輛并電減速來減慢車輛。方法還包括確定將車輛保持在所述車輛所在的傾斜坡度上所需的力，及與車輛的摩擦制動器控制單元通信，以根據所確定的使車輛保持在傾斜坡度上的力減少或增加應用到車輛的第一組車輪或第二組車輪的至少一個的摩擦制動應用的量。
15.在一實施方式中，車輛控制系統包括控制器，配置為確定車輛減速的非零上限。控制器配置為確定非零上限，以防止車輛沿當前車輛向上行駛的坡度后溜。通過控制器基于由車輛承載的載荷、車輛的速度和車輛當前行駛路線的坡度確定減速的非零上限。控制器配置為監控車輛的減速并通過控制車輛的制動器和/或馬達自動地防止車輛的減速超過非零上限。控制器還配置為當車輛當前以非零速度沿著坡度向上移動時啟動制動器和/或將電流供應給車輛的馬達以防止車輛后溜。
16.在一實施方式中，方法包括確定車輛的減速的非零上限，以防止車輛沿當前所述車輛向上行駛的坡度后溜。基于由車輛承載的載荷、車輛的速度和車輛當前行駛路線的坡度確定減速的非零上限。方法包括監控車輛的減速并通過控制車輛的制動器和/或馬達自動地防止車輛的減速超過非零上限。在車輛沿坡度以非零速度向上移動時，通過啟動制動
器和/或將電流供應給車輛的馬達防止車輛的減速超過非零上限，以防止車輛后溜。
17.在一實施方式中，車輛控制系統包括控制器，配置為確定車輛的選定的行駛方向、車輛的馬達的運轉方向和馬達的運轉速度。控制器配置為響應于車輛的馬達的運轉方向與車輛的選定的行駛方向不同識別車輛的后溜狀態。控制器還配置為響應于后溜狀態被識別和馬達的運轉速度超過指定的非零速度閾值通過自動地啟動車輛的制動器來自動地減慢或停止車輛的移動。
18.在一實施方式中，車輛控制系統包括控制器，配置為確定車輛速度的下限。控制器配置為確定下限，以防止車輛沿當前所述車輛向上行駛的坡度后溜。通過控制器基于由車輛承載的載荷和車輛當前行駛路線的坡度確定下限。控制器配置為監控車輛的速度和通過啟動車輛的制動器來自動地防止車輛速度跌到下限以下。控制器配置為基于車輛的速度且不依賴車輛的加速度來啟動制動器。控制器還配置為在車輛沿著坡度以非零速度向上移動時啟動車輛的制動器以防止車輛后溜。
19.在一實施方式中，方法包括：在接合車輛的制動器時接收表示操作者要求增加車輛的油門設置的油門命令，響應于接收到油門命令增加通過車輛的一個或多個馬達產生的轉矩，并響應于通過一個或多個馬達產生的轉矩達到最大可用轉矩、通過一個或多個馬達產生的轉矩達到目標釋放加速度或預定的非零持續時間到期中的一個或多個釋放車輛的制動器。
20.在一實施方式中，方法包括當車輛在路線的坡度上處于停止狀態時確定車輛的制動器是否已釋放，響應于確定已釋放制動器，允許車輛向后溜下坡度不大于指定的非零閾值距離和/或使用通過車輛的一個或多個馬達產生的轉矩快速加速車輛，并在允許車輛向后溜下坡度和/或快速加速車輛中后通過調整由一個或多個馬達產生的轉矩使車輛向沿坡度向上的移動平穩過渡。
21.在一實施方式中，方法包括(當在坡度上處于靜止位置的車輛的一個或多個制動器接合時)在消隱間隔期間反復確定是否接收到釋放一個或多個制動器的操作者輸入，響應于在消隱間隔期間沒有接收到釋放一個或多個制動器的操作者輸入釋放車輛的一個或多個制動器，及使用車輛的一個或多個馬達自動地產生轉矩以沿著坡度向上推進車輛。
附圖說明
22.現在簡要參考附圖，其中：
23.圖1是根據本發明主題的實施方式的配備有用于防止車輛后溜的系統的裝載-運輸-卸載車輛的側視圖；
24.圖2是根據本發明主題的一實施方式的配備有用于防止車輛后溜的系統的另一車輛的立體圖；
25.圖3是根據本發明主題的一實施方式的驅動系統和用于防止車輛后溜的系統的示意圖；
26.圖4是示出了根據本發明主題的一實施方式的用于防止車輛后溜的控制程序的圖；
27.圖5是示出了根據本發明主題的另一實施方式的用于防止車輛后溜的控制程序的圖；
28.圖6是示出了根據本發明主題的另一實施方式的用于防止車輛后溜的控制程序的圖；
29.圖7是示出了根據本發明主題的另一實施方式的用于防止車輛后溜的控制程序的圖；
30.圖8是示出了根據本發明主題的又一實施方式的用于防止車輛后溜的控制程序的圖；
31.圖9是示出了根據本發明主題的一實施方式的用于防止車輛后溜的控制程序的圖；
32.圖10是示出了根據本發明主題的一實施方式的用于防止車輛后溜的系統的操作的曲線圖；
33.圖11是根據一實施方式的電驅動和減速系統的示意圖；
34.圖12是示出了根據一實施方式的包括液壓摩擦制動器和電減速器的控制系統的框圖；
35.圖13示出了用于控制車輛在坡度上從停止位置移動的方法的一實施方式的流程圖；和
36.圖14示出了當車輛的操作者沒有提供輸入時用于自動地控制車輛在坡度上移動的方法的一實施方式的流程圖。
具體實施方式
37.下面將詳細參考本發明主題的示例性實施方式，在附圖中示出了這些實施方式的實例。只要有可能，在全部附圖中使用的相同參考標號指代相同或相似部件。雖然參照在地下采礦行業中使用的具有柴油發動機的裝載-運輸-卸載車輛描述了本發明主題的示例性實施方式，但本發明主題的實施方式也通常適用于與內燃發動機和使用這樣的發動機的車輛一起使用。例如，車輛可以是非公路車輛，設計成執行與特定行業相關的操作，例如采礦、建筑、農業等，并且可包括拖運卡車、起重機、推土機、采礦機、農業設備、拖拉機、材料處理設備、推土設備等。可選地或此外，車輛可以是道路車輛，例如牽引式掛車、道路自卸卡車等。而且，本發明主題的其他實施方式適用于純電動車輛和機械設備，例如電池供電車輛。如文中使用的，“電通信”或“電連接”指某些部件配置為經由直接或間接的電連接通過直接或間接發信號而彼此通信。如文中還使用的，“零速度”指當車輛停止/靜止時的狀態。“接近零”的速度表示非常接近停止(例如，在一實施方式中，行駛不超過5mph/8kph，或在另一實施方式中，行駛不超過1mph/1.6kph)。
38.本發明主題的實施方式涉及用于控制車輛的控制系統(和相關方法)，該控制系統(和相關方法)防止車輛在坡上后溜。“坡度”指具有大于或小于零度的傾角的非水平面。“行車制動”指機械摩擦制動，例如，通常為制動閘片被空氣/氣動或液壓系統驅動以接合連接到車輪或輪軸的轉子或盤體且通常與推進系統分離的類型。
39.圖1示出了可以加入本發明主題的控制系統的裝載-運輸-卸載車輛10。lhd車輛包括前底盤12，其通過鉸接接頭16連接到后底盤14。車輛10還包括在其前部的鏟斗18，以用于推動表土和/或用于移動表土和/所開采的材料。通過液壓升降組件(未示出)可操作鏟斗118。車輛10的后部設置有艙室20，在艙室內容納有用于將動力提供給車輛10的柴油發動機
(在柴油發動機驅動的車輛的情況下)或電池(在電動車輛的情況下)及其附件。
40.參考圖2，車輛可以是拖運卡車30。拖運卡車30是專門設計用于高產量采礦和重型建筑環境的自卸卡車。拖運卡車的驅動系統包括驅動輪32，其連接到將發動力提供給拖運卡車的柴油-電動力/牽引系統。(拖運卡車和地下采礦車輛是車輛的一般示例，盡管在實施方式中，本發明主題的系統和/或方法是在拖運卡車或地下采礦車輛上具體實施的。)
41.圖3示意地示出了用于諸如lhd車輛10或拖運卡車30的電驅動機械的驅動系統100的實例。驅動系統100包括諸如發動機102(例如，柴油發動機、汽油發動機、多燃料發動機等)的主動力源和機械連接到發動機102并由發動機102驅動的牽引交流發電機/發電機104。如圖3中所示，牽引交流發電機104電連接到牽引母線(traction bus)106。交流發電機104配置為將ac電力提供給一個或多個整流器108，整流器通過牽引母線106電連接到一個或多個電力轉換器，例如，第一和第二逆變器110、112。逆變器110、112連接到一個或多個馬達，例如與諸如車輛10的后車輪(包括第一后車輪118和第二后車輪120)的車輛的第一車輪和第二車輪分別關聯的第一牽引馬達114和第二牽引馬達116。可選地，車輛可具有單個馬達或兩個以上馬達。雖然在圖3中示出了兩個逆變器和兩個馬達，但文中描述的本發明主題的一個或多個實施方式可在車輛上的單個逆變器和單個馬達或兩個以上的逆變器和兩個以上的馬達使用。整流器108配置為將從交流發電機104接收的ac電力轉換為dc輸出，然后dc輸出經過牽引母線106供應給逆變器110、112。逆變器110、112配置為將三相變頻ac電力提供給與車輛10的第一車輪118和第二車輪120(通常是車輛的后車輪)關聯的第一牽引馬達114和第二牽引馬達116。
42.如在圖3中還示出，在一實施方式中，啟動馬達122可與發動機102關聯，以用于使發動機102旋轉，以便開始運行，正如在本領域中已知的。另外，車輛可包括電池124，例如24v電池，其通過第三繞組126和勵磁繞組128電連接到交流發電機104。電池124配置為充當交流發電機磁場靜態勵磁機(alternator field static excitor)，以開始車輛10的電驅動系統100的運行。
43.牽引馬達114、116提供牽引動力以使車輛移動，并且可以是ac或dc電動馬達。當使用dc牽引馬達時，通常整流交流發電機的輸出以提供適當的dc電力。當使用ac牽引馬達時，交流發電機輸出通常被整流為dc并且此后在被提供給牽引馬達114、116前逆變為三相ac。在運行的推進模式期間，動力可以從發動機102轉移到牽引馬達114、116，并且從而轉移到車輛10的車輪118、120以實現移動。
44.除了提供發動力，牽引馬達114、116還可提供制動力或制動作用力，以用于控制部署有驅動系統100的車輛10的速度。這通常被稱為動態制動。在運行的動態制動模式期間，例如當車輛的運動受到阻滯時，電力可通過驅動輪的機械旋轉產生并被導向減速格柵130。特別地，車輛10的動能可在驅動輪118、120處被轉換為旋轉動力。驅動輪的旋轉還可使馬達114、116旋轉，以便產生電力，例如，以ac電力的形式。逆變器110、112可用作橋(bridge)，以將馬達114、116提供的電力轉換為dc電力。通過馬達114、116產生的dc電力的損耗可在驅動輪118、120處產生反方向旋轉轉矩，以使車輛10減速。這樣的損耗可通過使由逆變器110、112提供的所生成的電流穿過諸如動態制動格柵130或減速格柵的電阻來完成，如所示。
45.如圖3中進一步所示，驅動系統100還包括通過發動機102驅動的發動機散熱器風扇132，以給發動機102提供冷卻。系統100還可包括機械連接到交流發電機104的一個或多
個控制和馬達冷卻風扇134。冷卻風扇134配置為給牽引驅動系統的所有部件提供冷卻，例如逆變器110、112，牽引馬達114、116等。
46.交流發電機104還可連接到液壓泵136，液壓泵提供液壓力以供車輛的附件或其他部件使用。例如，液壓泵136可配置為提供液壓力以供鏟斗臂18和/或制動設備使用，例如與車輛10的一個或多個車輪關聯(例如在圖3中示出為與車輪118、120關聯)的一個或多個液壓行車制動器138、140。雖然在圖3中示出了兩個制動器，可選地，車輛可包括單個制動器或兩個以上的制動器。液壓行車制動器138、140可運行以給車輛10的車輪118、120提供摩擦制動力或制動作用力來使車輛停止或減速，并且當在運行的動態制動模式下運行時可用來補充或代替牽引馬達114、116提供的制動作用力。在一實施方式中，液壓行車制動器138、140流體連接到液壓泵136且包括一個或多個電液比例閥144，可通過控制器控制電液比例閥的位置，如在下文中所論述，以控制通過制動器138、140提供的制動作用力的量。還可以利用其他類型的閥。
47.雖然文中描述的車輛10公開為包括呈液壓行車制動器形式的制動設備，車輛上還可利用其他類型的行車制動器，而不偏離本發明主題的更廣泛方面。例如，行車制動器可以是本領域內已知的任何類型的摩擦制動器，摩擦制動器利用接觸(例如，夾緊或壓住)車輛車輪的旋轉或移動部件的磨損面以通過摩擦使車輪的旋轉減慢或停止而使車輛減慢或停止。迫使摩擦制動器的磨損面抵靠車輪的部分(例如盤體、鼓體等)可以以機械方式、液壓方式、氣動方式或電磁方式實現。如文中所使用，“行車制動器”可包括車輛停車制動器和/或車輪制動鎖。可選地，所應用的制動器可以是接合以在(例如，相對于選定的或以前的行駛方向)向后方向上不旋轉的一個或多個牽引馬達。
48.不考慮使用的行車制動器的特定類型，可由車輛的操作者手動部署或啟動制動設備138、140，諸如，例如通過在駕駛室內踩制動踏板或通過按下用戶界面上的按鈕，然而還可利用能夠使制動器與旋轉車輪部件開始摩擦接觸的其它工具。在一實施方式中，還可通過車輛的控制器或控制單元自動控制行車制動器138、140的應用。特別地，如在圖3中進一步所示，驅動系統100及其包括制動設備138、140在內的各種部件可電連接(或以其他方式通信連接)至控制器142并且通過控制器142控制。控制器142可表示硬件電路，硬件電路包括和/或連接一個或多個處理器(例如，一個或多個微處理器、現場可編程門陣列和/或集成電路)。特別地，控制器142配置為控制牽引馬達系統100及其各種部件，并控制供應給牽引馬達系統及來自牽引馬達系統的電力。
49.如在下文中所論述，控制器142還可操作以在處于坡度上時通過行車制動器138、140和驅動系統100的協調控制來自動地防止車輛后溜。特別地，控制單元或控制器142配置為自動地應用行車制動器138、140和/或控制車輪馬達114、116的轉矩輸出，以在各種運行條件期間將車輛10以零速度或接近零速度保持在坡度上，而沒有來自車輛的操作者的輸入，以便防止無意的后溜。如文中所使用，“自動地”指沒有來自車輛的操作者的輸入或介入。如文中所使用，“后溜狀態”指在沒有制動或者車輛的加速踏板未踩下時可能的車輛在與選定或期望的行駛方向相反或不同的方向上移動的狀態或情形。
50.例如，當車輛正在坡度上行駛且操作者希望使車輛停止時，后溜狀態是可能的。隨著操作者或控制系統釋放車輛的加速輸入裝置，例如加速踏板(或以其他方式手動或自動停止在行駛方向上的加速)，由于車輛正在坡度上行駛，車輛將很快減速，且車輛將接近零
速度。另外，由于路線中的坡度，即使操作者繼續啟動加速輸入裝置(例如，踩下踏板)，車輛可能減速。當到達零速度閾值時，在缺少行車制動器或停車制動器的應用的情況下，車輛可能會后溜。為了防止這種向后運動，可以自動地啟動一個或多個制動器和/或可以自動地運行一個或多個馬達以在相反方向上產生轉矩。這導致車輛維持在路線上的位置(例如，不向后溜)或車輛以受控速度略微向后移動。
51.使用一個或多個傳感器300可確定車輛在一個或多個方向上的移動。這些傳感器300可包括全球定位系統接收器、反射傳感器、斷續傳感器、光學編碼器、可變磁阻傳感器、韋根傳感器、霍爾效應傳感器等。控制器142可根據傳感器300的輸出確定車輛10的行駛方向。
52.圖4示出了用于防止車輛后溜的方法400的一實施方式的流程圖。流程圖可表示在通過控制器142執行的控制程序的指導下執行的操作，以用于在操作者希望使車輛在坡度上停止時防止車輛后溜。如其中所示，當操作者在410處釋放加速踏板時，在412處控制器142配置為基于載荷、車速和/或估計坡度確定目標最大減速，且在414處配置為根據需要控制轉矩，以維持車輛減速到小于最大減速率并使車輛減慢。
53.基于由操作者、貨單、傳感器(例如天平，載荷位于該天平上)等提供給控制器142的輸入可確定載荷重量。通過諸如全球定位系統接收器、轉速計等的傳感器300中的一個或多個可確定車速。由操作者提供的輸入或參考包括路線的不同位置處的坡度的數據庫可以確定估計坡度。可選地，傳感器300中的一個或多個可包括能輸出顯示路線的坡度或估計坡度的數據的傾斜計、加速度計等。目標最大減速(或減速上限)在與選定的或者以前的行駛方向相反的方向上對于較重載荷可減小(或對于較輕載荷可增大)，對于較慢車速可減小(或對于較快車速可增大)和/或對于較小的坡度(例如較平的坡度)可減小或對于較陡的坡度(例如更加傾斜的坡度)可增加。
54.驅動系統100用來提供車輛的受控的降速/減慢(而不是僅讓重力來控制)。例如，可(例如自動地)控制通過驅動系統100的馬達產生的轉矩以達到車輛的目標減速，且使車輛的速度降低到非常低但非零的速度。車輛和車輛的馬達可在選定的行駛方向上繼續運行。即，車輛可能不會開始向后溜下坡或停止移動至零速度。如在416處所示，在一實施方式中，然后操作者可以在零速度或在非常低的近于零(但正)的速度下手動應用行車制動器138、140。這可允許驅動系統100防止車輛后溜而不應用任何車輛的制動器。例如，由通過車輛的馬達施加的在選定行駛方向上(例如上坡)不推進車輛但還能防止車輛向后溜下坡的轉矩可防止車輛后溜下坡。
55.如圖4中進一步所示，在一實施方式中，控制器142可配置為：當車輛在受控減速下接近零速度但仍在選定的/期望的行駛方向上移動時，自動地應用行車制動器138、140。特別地，控制器142在418處確定是否存在(例如通過操作者輸入的)制動踏板輸入/減速命令、或者加速踏板反饋是否超過閾值。如果減速/制動存在(on)或加速踏板反饋超過閾值且車速小于閾值速度(即當車輛接近零速度時)，則控制器142在420處應用行車制動器138、140，而不管是受控減速還是異常零轉矩減速。然而，如果沒有接收到/檢測到加速踏板或制動器反饋，且車速小于閾值速度(即當車輛接近零速度時)，則控制器142在422處，自動地基于制動延遲時間(即，接合制動器并減速/停止車輛所花費的時間)和車輛減速以所得知的在零速度或接近零速度(但為正速度)的速度閾值應用行車制動器138、140。
56.進一步地，在424處，如果在預定的時間已經過去后沒有接收到加速踏板或制動器輸入(例如通過操作者執行的制動器的手動接合)，則然后將制動器138、140釋放。在任一實施方式中，可基于制動延遲時間(即，接合制動器并減速/停止車輛所花費的時間)和車輛減速以所得知的在零速度或接近零速度(但為正速度)的速度閾值自動地應用制動器。例如，控制器142可配置為當以較快速率減速時較早和當以較低速率減速時較晚應用制動器。因此，文中描述的發明提供一種用于在使車輛停止在坡度上時防止車輛后溜的方法，且提供從車輛移動到停止的平穩過渡。
57.車輛后溜可能發生的另一種情況是在坡度上啟動車輛。當車輛停止在坡度上時，通常驅動系統保持制動器。一旦停止車輛，制動器就已采用，或者制動器在減速期間自動地應用，如上所述。圖5示出了用于在坡度上開始移動時防止車輛后溜的方法500的一實施方式的流程圖。流程圖可表示通過控制器142執行或實施的用于在坡度上啟動車輛時防止車輛后溜的操作。如在510處所示，首先，車輛停止且驅動系統(通過牽引馬達的阻滯動作或者通過行車制動器(例如，停車制動器)的應用)將車輛保持在靜止位置。在一實施方式中，在512處，操作者施加制動/阻滯作用力以維持車輛位置，并踩下加速踏板增大轉矩來開始移動。例如，操作者可選擇行駛方向(例如，通過將輸入經由一個或多個輸入設備提供給控制系統)和施加油門以命令車輛運動。當在牽引馬達處可用的轉矩超過足以防止后溜的閾值(即平衡轉矩)時，在514處釋放制動器且允許車輛在選定的行駛方向上移動。否則，通過控制器142在516處繼續保持制動器，直到轉矩超過閾值。在一實施方式中，可根據估計坡度選擇轉矩閾值。
58.如在圖5中進一步所示，某些故障狀況可能需要采取其他措施。例如，驅動系統轉矩控制和驅動系統制動控制可能不是能使用的或可用的。如果存在這種故障狀況，控制器142配置為在518處釋放制動器138、140以提示操作者行動。在520處，如果故障狀況解除，則控制器142照常控制驅動系統100響應操作者/踏板輸入。在另一實施方式中，驅動系統制動控制可能是可用的且起作用，但驅動系統轉矩控制可能不是。在這種情況下，在522處，控制器142配置為在這種故障狀況期間保持制動器138、140。如果故障解除，則控制程序進行至初始狀態510。然而，如果在預定時間后故障沒有解除，控制器142在524處在故障仍存在時釋放制動器138、140，以提示操作者采取措施(例如，應用行車制動器、按下超控開關、控制移動等)。
59.仍進一步參考圖5，在一實施方式中，在526處，操作者可以不應用任何制動或加速輸入/油門命令或操作者可釋放制動器(或去除命令的減速作用力)。在這種情況下，在528處，控制器142等待踏板輸入(例如，減速/制動器/油門反饋)預定時間。如果在預定時間/窗口內接收到踏板輸入，則控制程序進行至步驟512。然而，如果在該窗口內沒有接收到踏板輸入，在530處，控制器142控制驅動系統100釋放制動器138、140，和/或去除任何減速作用力。在這種情況下，在控制器142控制下，驅動系統100在532處施加轉矩以允許非常低的正的或負的速度，或允許加速到預定速度限制。即，驅動系統100用于在重力方向上允許非常低的速度(即，限制溜動速度并提示操作者采取一些措施)。在534處，非常低的正的或負的速度持續，直到操作者命令加速轉矩或操作者使用制動器/減速踏板停止車輛。
60.現在轉到圖6，示出了用于在后溜狀態期間控制車輛的方法600的一實施方式的流程圖。流程圖可表示在后溜狀態期間通過控制器142執行或實施的操作。后溜狀態可能發
生，例如，由于驅動系統故障(例如沒有推進的故障)，如果操作者改變選定的行駛方向，或如果車輛減速太快，越過零速度且在能夠應用制動器前開始沿著相反方向滾動。如圖6中所示，610表示存在后溜狀態。在一實施方式中，如果車輛的速度超過存儲在存儲器中的閾值速度(即，表示后溜的負速度)且在與選定的行駛方向相反的方向上檢測到車輛移動，控制器142配置為自動地控制牽引馬達114、116提供減速作用力來使車輛減慢，如在612處所示。使用在圖3中所示的一個或多個傳感器300可確定在一個或多個方向上的車輛移動。在一實施方式中，閾值速度可以是大約6mph。在一實施方式中，控制器142配置為控制驅動系統100以使車速保持在大約3mph。
61.如在圖6中還示出，如果車輛的速度超過存儲在存儲器中的閾值速度(即，表示后溜的負速度)且選擇器處于空檔狀態，控制器142配置為自動地控制牽引馬達114、116提供減速作用力來使車輛減慢，如在614處所示。在一實施方式中，閾值速度可以是大約5mph。在一實施方式中，控制器142配置為控制驅動系統100使車速保持在大約3mph。
62.在一實施方式中，如果車輛的速度不超過閾值速度但仍然正在經歷后溜狀態，在616處，控制器142可自動地應用制動器138、140。這個可發生，例如，如果車輛在負速度狀態下被停止。可替代地，在616處，可自動地應用或者以其他方式啟動制動器，以響應車輛的速度沒有超過閾值速度(也稱為速度上限)而沒有后溜狀態發生或沒有檢測到后溜狀態。例如，如果車輛在坡度上幾乎是平衡的且在預期的或選定的行駛方向上具有非常低的加速度(例如，趨近零速度)，可以在不超過速度上限(例如，馬達每分鐘30轉)的某個非常低的速度時應用制動器，不考慮加速度是否是或者接近零。這可導致應用制動器而車輛沒有向后溜下坡或沒有檢測到車輛向后溜下坡(例如，后溜狀態)。如在618處所示，然后控制器142可自動地釋放制動器并控制牽引馬達114、116提供轉矩來允許在固定的時間后慢速爬行。在一實施方式中，如果在后溜狀態期間設置了制動器，可以要求操作者在車輛移動前應用并釋放制動器。
63.圖7示出了用于控制車輛移動的方法700的一實施方式的流程圖。流程圖可以表示通過驅動系統100或控制器142執行或實施的操作。在一實施方式中，驅動系統100可由車輛停止在坡度上且驅動系統正在保持制動器的初始狀態控制。方法700以操作者通過應用至少50％的油門來命令運動的運動命令710開始。為了響應運動命令710，驅動系統100增加轉矩至命令轉矩或增大到最大轉矩(而不是僅將車輛在坡度上保持靜止的平衡轉矩)。例如，控制器142可(例如基于操作者選定的油門設置)確定轉矩閾值，即達到期望加速度所需的轉矩的量。該轉矩閾值可基于車輛的重量、車輛所承載的載荷的重量、車輛所停的坡度等。然后，驅動系統100可將通過車輛的馬達產生的轉矩增加到由操作者指示的轉矩或到馬達能夠產生的最大轉矩。在一實施方式中，如在712處所示，控制器142可控制系統100提供最大量的可用轉矩，并在最大轉矩(而不是對于期望速度的閾值轉矩)處自動地釋放制動器。在另一實施方式中，控制器142可在應用加速踏板后將制動器保持預定(例如，非零)時間，且然后釋放制動器。在該實施方式中，控制器142在釋放制動器前使用時間延遲。在另一實施方式中，控制器142可提示操作者釋放制動器，如在716處所示。特別地，控制器142可例如通過音頻警報或視覺顯示指示操作者閾值轉矩是可用的且系統準備好將制動器釋放。在又一實施方式中，操作者可接管制動功能的控制。例如，在718處，控制器142可要求操作者應用行車制動器138、140，之后，在踩下加速踏板后自動地釋放制動器。然后，可施加平衡轉矩
以保持零或略微正的速度，且通過加速踏板可按照要求增加轉矩。
64.圖13示出了用于控制車輛從坡度上的停止位置移動的方法1300的一實施方式的流程圖。通過控制器142和/或驅動系統100可執行或實施結合方法1300描述的操作。方法1300可提供用于在車輛處于坡度上時釋放制動器后控制車輛加速的閉環過程。在1302處，車輛的一個或多個制動器接合以使車輛在坡度上保持原位。可根據文中描述的本發明主題的一個或多個實施方式使用或可根據另外的過程接合制動器。在1304處，確定制動器是否被釋放。例如，控制器142可響應于接收到操作者輸入而釋放制動器。如果釋放了制動器，則方法1300的流程可進行到1306。否則，方法1300的流程可返回1302。
65.在1306處，在釋放制動器后并響應于釋放制動器允許車輛沿坡度向下略微后溜和/或迅速加速。例如，控制器142可在指揮馬達產生轉矩以沿坡度向上推進車輛前允許驅動系統100使制動器脫離而不產生馬達轉矩或通過產生一些馬達轉矩以允許車輛沿坡度后溜較小量，例如沿著路線的長度小于一米(或另外距離)的指定閾值距離。如另一實例，控制器142可指揮驅動系統100使用馬達迅速加速。控制器142可指揮驅動系統100比驅動系統100在其他情況下會加速(例如，當不是從停止位置沿坡度向上開始移動時)更快地加速到操作者選定的或自動地實施的油門位置。在1308處，快速調整通過驅動系統100的馬達產生的轉矩以便從停止的車輛位置平穩過渡到根據操作者選定的或自動地實施的油門位置移動。例如，可減小通過驅動系統100實施的急劇加速，而在仍使車輛從停止位置沿坡度向上移動時沒有車輛顛簸或其他突然移動。
66.圖14示出了用于在車輛的操作者沒有提供輸入時自動化控制車輛在坡度上的移動的方法1400的一實施方式的流程圖。通過控制器142和/或驅動系統100可以執行或實施結合方法1400描述的操作。在1402處，車輛的一個或多個制動器接合以將車輛在坡度上保持原位。根據文中描述的本發明主題一個或多個實施方式或根據另一過程可接合制動器。在1404處，確定車輛的操作者是否在指定的消隱間隔內已提供輸入。例如，控制器142可確定操作者是否已踩下制動踏板、啟動按鈕或其他行動以給控制器142提供輸入來保持制動器處于接合狀態。控制器142可以周期性地檢查操作者輸入，以確定操作者是否已提供輸入來保持制動器處于接合狀態，每個消隱間隔例如每五秒(或其他時間間隔)至少一次。如果操作者已提供輸入來保持制動器處于接合狀態中，則方法1400的流程可返回1402。否則，如果操作者在消隱間隔內沒有提供輸入，則方法1400的流程可進行到1406。
67.在1406處，釋放車輛的制動器。在1408處，產生馬達轉矩來以慢速爬行方式使車輛沿著坡度向上移動。例如，車輛的制動器脫離的同時(或此后不久)，控制器142可指揮驅動系統100的馬達開始產生少量轉矩來使車輛以慢速度(例如，小于五千米每小時)沿坡度向上移動。
68.在某些實施方式中，操作者和自動控制兩者都可用于在選定的行駛方向上從停止到移動的過渡，而沒有意想不到的后溜，如通過在圖8中示出的方法800的流程圖所示。例如，如上面結合圖4所論述，在操作者釋放加速踏板后，控制器142可確定目標最大減速并控制驅動系統根據需要提供轉矩以限制最大減速率。這允許將車輛減速到非常低的速度并維持命令行駛方向，如在810處所示。然后操作者可以在零速度下應用行車制動器或停車制動器來將車輛維持在靜止狀態，如在812處所示。根據該靜止狀態，考慮了從靜止狀態向在選定的行駛方向上移動過渡時允許一定水平的操作者輸入的各種控制策略。
69.第一控制策略820包括在822處操作者設置車輪鎖和釋放以前應用的行車或停車制動器，以使車輛在坡度上保持靜止。如在824處所示，然后手動和自動控制兩者都用于在檢測到加速器反饋時使車輛從停止平穩過渡到選定的行駛方向。特別地，控制器142配置為當車輪鎖處于打開狀態(從步驟822處)且加速踏板反饋超過閾值時首先命令行車或停車制動器打開。然后可提示操作者解開車輪鎖。一旦關閉車輪鎖，控制器142配置為在滿足可用轉矩閾值時自動地釋放行車或停車制動器，如在上述實施方式中所論述(即，當足夠轉矩可用于防止后溜時)。
70.第二控制策略830包括在操作者使用制動器使車輛到達零速度后，在832處，控制器142自動地應用行車制動器。如在上述實施方式中所論述，在834處，控制器142配置為在操作者應用加速踏板且可用轉矩超過足以防止車輛后溜的閾值水平時自動地釋放制動器。該控制允許車輛從靜止狀態過渡到在選定的行駛方向上平穩移動。
71.同樣地，第三控制策略840包括在操作者使用制動器使車輛到達零速度后，在842處，控制器142自動地應用行車制動器。然后，操作者可保持制動器并應用加速踏板以使車輛在坡度上開始移動。結合這種情況，該控制器142配置為在可用轉矩超過足以防止車輛后溜的閾值水平時自動地釋放制動器，如在834處所示。在一實施方式中，隨著施加平衡轉矩可緩慢減少制動器壓力。
72.在一實施方式中，當在坡度上啟動車輛時，操作者(在手動啟動模式下)或控制器142(在自動啟動模式下)可利用能夠可變化地應用的液壓制動器或帶有限流閥的液壓制動器平衡制動器和轉矩應用兩者以防止后溜。隨著增加轉矩，可緩慢放松制動器，例如通過減少制動器壓力。這樣，制動器類似于離合器地運行，從而平衡轉矩和制動器應用，以便防止車輛后溜并平穩過渡到正運動。在一實施方式中，制動器可以是具有關聯的限流閥的液壓制動器，限流閥能夠通過控制器142控制，使得隨著轉矩增加可選擇性地減少制動器壓力。可調整轉矩增加速率(ramp rate)以匹配已得知的制動器壓力和制動器的轉矩速率，來維持零速度。系統可配置為繼續調整施加的轉矩增加速率和制動器壓力下降，直到完全釋放制動器。在這兩種情況下(即，可變施加的液壓制動器或具有限流閥的液壓制動器)，在完全釋放制動器后，轉矩的持續施加實現車輛的移動。如果檢測到表示故障情況的過多的車輛移動(例如，加速太快)，可自動地應用制動器以使車輛運動停止。
73.除了當停止在坡度上時和當在坡度上啟動時確保防止車輛后溜，本發明主題的系統和方法還允許對從向前運動過渡到反向運動的增加水平的控制，且反之亦然。例如，當關閉驅動系統逆變器時，操作者可在速度處通過將選擇器改變到相反方向(例如向前到后退，或后退到向前)，而不是命令空檔來要求方向改變。在這種情況下，控制器142配置為基于重力估計和車輛加速度確定是否進入減速。在一實施方式中，如果沿著大坡度向下行駛，控制器142控制驅動系統100提供受控減速到零速度。特別地，控制器142配置為如果車速超過閾值且在與要求方向相反的方向上行駛則在要求方向上拒絕給予驅動轉矩。一旦利用受控減速將車速降低到閾值以下，然后控制器142配置為基于所接收的轉矩命令、坡度上的轉矩閾值和車速應用制動器，使得保持制動器直到在新選定的行駛方向上的可用轉矩足以防止車輛后溜。
74.然而，如果車輛在相對平坦的表面上行駛，控制器142基于車速和加速度控制驅動系統轉換到減速模式且將加速踏板反饋解釋為減速命令。驅動系統100基于所接收的轉矩
命令、坡度上的轉矩閾值和車速利用行車制動器自動地使車輛停止，使得保持制動器，直到在新選定的行駛方向上的可用轉矩足以防止車輛后溜。如果推進命令不足以防止后溜，則應用制動器并保持以防止后溜。如果推進命令足以防止后溜，則允許車輛過渡到以上述方式驅動。
75.可選地，文中描述的驅動系統100和附隨方法可通過將直流施加到車輛的交流馬達來防止車輛在坡度上后溜。控制器142可由以前確定量或基于載荷、坡度和/或車輛的(沿著坡度向上移動的)速度確定指定直流量。對于較重的載荷、更陡的坡度和/或更快的速度，控制器142可計算更大的直流量。對于較輕的載荷、較平的坡度和/或較慢的速度，控制器142可計算較小的直流量。
76.然后，將確定量的直流施加到或提供給驅動系統100的一個或多個交流馬達114、116。在一實施方式中，施加到馬達114、116的直流量是驅動系統100能夠提供給馬達114、116的最大直流量。可替代地，施加到馬達114、116的直流量小于驅動系統100能夠提供給馬達114、116的最大直流量。該電流施加到馬達114、116而沒有接合或以其他方式啟動車輛的制動器。提供給馬達114、116的直流防止馬達114、116在相反方向上移動(例如，以引起或允許車輛向后溜下坡度)。以這種方式，直流引起馬達114、116作為制動器運轉而沒有應用車輛的任何制動器。可選地，還可應用車輛的一個或多個制動器以保持車輛的位置。
77.隨著直流持續提供給馬達114、116可釋放應用的制動器(或以前應用的任何制動器)。例如，控制器142可啟動或以其他方式控制開關，開關能夠控制直流流動到馬達114、116。在維持將直流施加到馬達114、116的同時使車輛的制動器脫離，隨著馬達114、116過渡到防滑控制并產生能夠抵消沿著坡度下拉車輛的重力的保持轉矩，能夠防止車輛后溜下坡度。
78.可選地，控制器142可在車輛將要停止在坡度上或后溜前將最大或100％的交流施加給馬達114、116，并且然后在車輛達到完全停止前應用車輛的一個或多個制動器。例如，當車輛沿坡度向上移動時，控制器142可將提供給馬達114、116的交流增加到驅動系統100能夠提供給馬達114、116(而沒有使馬達114、116損壞)的最大量，且然后在車輛達到完全停止時(例如，當車輛的速度是零時)應用車輛的制動器。
79.在另一實施方式中，當車輛沿著坡度向上行駛且將要停止時，控制器142可作為速度調整器運行。控制器142可在車輛減速且以低速(例如，不大于六千米每小時或另外的速度)正在行駛時控制馬達114、116產生的轉矩。控制器142能夠以馬達114、116的基本激勵頻率將電流提供給馬達114、116，以控制馬達114、116并使車輛停止在坡度上，而車輛沒有后溜下坡度。
80.在另一實施方式中，本發明主題提供一種用于使用通過車輛的牽引馬達提供的減速作用力來降低車輛的速度的系統和方法。例如，首先，車輛可正在期望的行駛方向上移動，且操作者可要求全部/最大減速作用力來使車輛停止。如果減速要求是通過杠桿或其他不需要操作者主動握住杠桿來實現車輛的減速的工具，則牽引馬達使車輛減速到低的、接近零的速度并保持該低的速度。如果減速要求是通過回彈踏板或類似機構，則牽引馬達使車輛減速到低的、接近零的速度，且然后利用行車制動器使車輛停止。在一實施方式中，然后操作者可使用行車制動器或停車制動器使車輛保持停止。在一實施方式中，在使用的情況下，操作者可通過持續踩下減速踏板來使車輛保持停止。在這種情況下，如果操作者然后
釋放減速踏板，則控制器142配置為命令牽引馬達維持停止狀態(零速度)預定的時間量。如果車輛配備有超控開關，則在時延后，被踩下時加速踏板允許通過減速控制后溜速度。如果車輛沒有超控開關，則允許車輛加速到相反的運動閾值。如果操作者應用加速踏板，零速度狀態將繼續保持，直到足夠量的轉矩可用來防止后溜，并使車輛在預期的行駛方向上移動，如上所述。
81.結合以上所述，在一實施方式中，車輛可包括超控開關，超控開關配置為將超控信號發送給控制器142，以使操作者能夠禁用上述的設定控制程序。例如，在車輛運行期間的各個不同時刻，操作者可能希望接管車輛的全部控制，而不是使控制器142指示車輛加速、減速、停止和移動。特別地，操作者可能想能夠在與選定的行駛方向相反的方向上滑行，例如當在緩坡上轉彎時。在這種情況下，操作者可按下超控按鈕或以其他方式能夠啟用超控以禁用上述的自動應用制動器的功能且允許向后滑行(coast-back)。在一實施方式中，控制器142仍可配置為自動地應用制動器或利用牽引馬達，以使車輛減速或停止，如果由超控造成的向后滑行導致超速或超加速情況(即，速度或加速度超過安全閾值)。
82.在一實施方式中，本發明主題的系統還包括在驅動系統失效或故障的事件中自動地實施的冗余制動或通知功能。例如，當車輛處于坡度上時，如果驅動系統卡突然失效或斷電，如果系統不應用制動器，則后溜將發生。在這種場景中，操作者可能不注意且可能認為制動器將根據上述的自動控制自動地應用以防止后溜。因此，系統可配備有冗余制動功能，該冗余制動功能在檢測到驅動系統故障和車速超過閾值時在后溜狀態之前或之后將被自動地實施。在一實施方式中，可應用制動器來控制減速到零速度。在一實施方式中，系統還可配置為輸出聽覺或視覺警告給操作者，以使操作者知悉文中描述的防后溜控制將不起作用。這為操作者提供驅動系統將不能夠應用制動器且手動操作是必需的警報以防止后溜狀態。這種保護措施確保操作者能夠注意和使操作者警覺自動防后溜功能不可用。
83.在一實施方式中，本發明主題的控制系統，通過利用上述功能，配置為當車輛仍在預期的行駛方向上移動時提供車輛的受控減速和行車制動器的自動接合，以在停止時防止車輛后溜。即，根據跨越零速度前的車輛加速/減速應用行車制動。本發明主題的系統進一步配置為通過確定轉矩閾值以達到預期加速度(而不是速度)或通過執行最大或預設目標轉矩起動而不是閾值轉矩起動在將車輛從停止在坡度上啟動時防止后溜。由于文中提出的控制策略，使用本發明主題的控制系統的車輛對用戶更加友好且需要較少技能來操作。另外，本發明主題的控制系統可通過修改控制軟件更新現有車輛，而沒有大量的硬件升級或修改。
84.在一實施方式中，提供一種用于控制車輛的方法。該方法包括以下步驟：當沿著選定的行駛方向在坡度上行駛時，控制車輛的至少一個牽引馬達提供車輛的受控減速，且當車輛沿著選定的行駛方向移動時自動地應用車輛的行車制動器。
85.在另一實施方式中，提供一種系統。該系統包括：控制單元，配置為電連接到車輛的驅動系統，驅動系統包括至少一個用于將發動力提供給車輛的牽引馬達和與車輛的至少一個車輪關聯的行車制動器。缺少在選定的行駛方向上提供發動力的命令時，控制單元配置為當車輛在選定的行駛方向上移動時自動地應用行車制動器，以防止車輛后溜。
86.在一實施方式中，控制器142還可操作以在處于坡度上時或在推動表土堆時通過行車制動器138、140的自動應用來防止車輛后溜。當使用現有的lhd車輛10推動表土堆時，
例如，在操作者釋放加速踏板后且在他/她能夠手動接合行車制動器前，在鏟斗臂18中的彈簧張力和車輛在表土堆中處于的斜度可能引起車輛不經意地后溜幾英尺。然而，根據文中描述的本發明主題的實施方式，控制單元或控制器142配置為在檢測到后溜狀態時自動地應用行車制動器138、140，以使車輛10在坡度上和/或當推動表土堆/負擔堆時保持在零速度或接近零速度，而沒有來自車輛的操作者的輸入，以便防止這種不經意的后溜。如文中所使用，“自動地”指沒有來自車輛的操作者的輸入或介入。如文中所使用，“后溜狀態”指在缺少制動或車輛的加速踏板未踩下時可能的車輛在與選定或期望的行駛方向相反或不同的方向上的移動的情形或狀態。
87.例如，在一實施方式中，控制器142配置為連續或間歇地監控或檢測車輛的選定的行駛方向(即向前或后退)和馬達(例如，牽引馬達中的一個或多個)的速度，且配置為當檢測到后溜狀態時立即命令與車輛10的車輪118、120關聯的行車制動器138、140接合。在一實施方式中，當在與選定的行駛方向相反或不同的方向上的馬達速度超過預定閾值時，存在“后溜狀態”。如文中所使用，“與選定的行駛方向相反或不同”指，例如，馬達在與實現車輛在選定的行駛方向上的移動所需的方向相反的方向上或在與沿著選定的行駛方向推進車輛所需的模式所不同的模式下(例如，再生制動模式)旋轉。
88.在一實施方式中，與提示行車制動器的自動應用以防止后溜的行駛方向相反或不同的閾值馬達速度可在大約0rpm到大約100rpm之間。在另一實施方式中，閾值速度可在大約10rpm到大約90rpm之間。在另一實施方式中，閾值馬達速度可在大約20rpm到大約80rpm之間。在另一實施方式中，閾值馬達速度可在大約30rpm到大約70rpm之間。在另一實施方式中，閾值馬達速度可在大約40rpm到大約60rpm之間。在又一實施方式中，閾值馬達速度在與選定的車輛行駛方向相反的方向上可以是大約50rpm。
89.在一實施方式中，車輛10具有大約90:1的固定傳動比，使得行車制動器接合的50rpm閾值(在與選定的行駛方向相反的方向上)不會被觀察者或操作者覺察為移動。在一實施方式中，控制器142配置為在檢測車輛后溜狀態的大約100毫秒內應用行車制動器138、140以防止后溜。在一實施方式中，通過控制器142可將制動器138、140保持在完全打開或接合狀態，直到通過操作者改變選定的行駛方向以匹配馬達的方向和/或通過操作者踩下或啟動加速踏板。
90.現在參考圖9，示出了根據本發明的實施方式的控制車輛以防止車輛后溜的方法200。如其中所示，在202處，通過控制器142檢測并記錄車輛的選定的行駛方向。至少一個牽引馬達(例如，車輛10的馬達114、116)的速度和方向也被監控。在204處，控制器142確定馬達的方向是否與選定的行駛方向相反。如果不相反，不采取與行車制動器的應用相關的自動措施。如果馬達方向與選定的行駛方向相反，在206處，控制器142然后(或同時)確定馬達速度是否超過閾值速度。如果沒有，不采取與行車制動器的應用相關的自動措施。然而，如果馬達在與選定的行駛方向相反的方向上檢測到的速度超過閾值速度，在步驟208處，則控制器142自動地接合行車制動器以防止車輛后溜。如上所述，行車制動器保持接合，直到車輛的操作者改變選定的行駛方向以匹配馬達方向和/或通過操作者踩下加速踏板。
91.圖10展示了示出車輛后溜預防系統的運行的曲線圖1000，線1002表示馬達速度，線1004表示制動百分比打開，線1006表示行駛的“相反”選定的行駛方向，線1008表示行駛的“向前”選定的行駛方向，線1010表示踩下加速踏板。在1012處，向前的馬達速度超過
50rpm的閾值馬達速度，同時車輛在相反選定的行駛方向上運行。在1014處，然后通過控制器將行車制動器自動地啟動到100％接合/打開以防止車輛后溜。在1016處，操作者(或控制器自動地)將車輛從后退轉換到向前，且在1018處踩下加速踏板以使車輛向前移動。在1020處，然后控制器使行車制動器脫離。
92.在一實施方式中，本發明的控制系統或控制器，通過利用上述功能，配置為每當感測到后溜狀態時自動地接合行車制動器。這防止車輛在坡度上或當推動表土堆等時向后溜動，而不需要操作者輸入或行動，且保證當車輛處于向前或后退方向時，車輛在除了選定方向的方向上的移動是不可能的。通過以這種方式管理車輛移動，本發明主題的控制系統保證能夠防止在除了選定方向的方向上的后溜或車輛移動。因此，使用本發明主題的控制系統的車輛對用戶更加友好且需要較少技能來操作。另外，通過修改控制軟件(例如，以指揮控制器按文中描述運行)可將本發明主題的控制系統改進(或添加)到現有車輛，且沒有大量的硬件升級或修改。
93.在一實施方式中，提供一種用于控制車輛的方法。方法包括以下步驟：確定車輛的選定的行駛方向，監控車輛的馬達的運行方向，監控馬達的速度，且當檢測到后溜狀態時自動地應用車輛的行車制動器，以防止車輛后溜。在一實施方式中，當馬達的運行方向與選定的行駛方向不同時，存在后溜狀態。在一實施方式中，當馬達的速度超過閾值速度時，存在后溜狀態。在一實施方式中，車輛是裝載-運輸-卸載車輛。在一實施方式中，行車制動器是液壓或氣動行車制動器。在一實施方式中，方法還可包括當選定的行駛方向匹配馬達的運行方向且踩下車輛的加速踏板時使行車制動器脫離的步驟。在一實施方式中，閾值速度在大約0rpm到大約100rpm之間。在其它實施方式中，閾值速度在大約40rpm到大約60rpm之間。在其它實施方式中，閾值速度是大約50rpm。在一實施方式中，車輛具有大約90:1的固定傳動比。
94.在另一實施方式中，提供一種系統。該系統包括：控制單元，配置為電連接到車輛的驅動系統，驅動系統包括至少一個用于將發動力提供給車輛的牽引馬達；和與車輛的至少一個車輪關聯的行車制動器。控制單元配置為當檢測到后溜狀態時自動地應用行車制動器，以防止車輛后溜。在一實施方式中，控制單元配置為監控至少一個牽引馬達的運行方向和至少一個牽引馬達的速度。在一實施方式中，當至少一個牽引馬達的運行方向與對應于車輛的選定的行駛方向的馬達的運轉方向不同且該至少一個牽引馬達的速度超過閾值速度時，存在后溜狀態。在一實施方式中，控制單元配置為當選定的行駛方向匹配至少一個牽引馬達的運行方向且踩下車輛的加速踏板時使行車制動器脫離。在一實施方式中，行車制動器是氣動或液壓制動器。在一實施方式中，閾值速度是大約50rpm。在一實施方式中，車輛具有大約90:1的固定傳動比。
95.在其他實施方式中，提供一種車輛。車輛包括驅動系統，包括牽引馬達，以驅動方式連接到車輛的車輪，馬達配置為提供發動力以在運行的推進模式下沿選定的行駛方向推進車輛；控制器，電連接到驅動系統；和摩擦制動器，與車輛的至少一個車輪關聯。控制器配置為當檢測到后溜狀態時自動地接合摩擦制動器，以防止車輛后溜。在一實施方式中，控制器配置為監控馬達的運行方向和馬達的速度。在一實施方式中，當馬達的運行方向與選定的車輛行駛方向不同且至少一個牽引馬達的速度超過閾值速度時，存在后溜狀態。在一實施方式中，閾值速度是大約50rpm且車輛具有大約90:1的固定傳動比。在一實施方式中，車
輛是裝載-運輸-卸載車輛。
96.本發明主題的附加實施方式涉及用于在車輛內控制從摩擦制動器過渡到電力(且反之亦然)的控制系統和方法(例如，制動控制)，以在傾斜(大于零度)坡度上時自動化車輛的啟動和停止的操作。根據一方面，例如，控制系統(和相關方法)配置為同時控制車輛的電驅動系統和摩擦制動器系統，以當在傾斜坡度上從停止位置操作車輛移動時防止后溜。根據另一個方面，控制系統(和相關方法)配置為當在傾斜坡度上行駛時同時控制車輛的電驅動系統和摩擦制動系統，以使車輛停止并保持車輛停止。
97.在圖11中示出了電驅動系統100的另一實施方式。電驅動系統100至少部分容納在車輛10、30內，且包括連接為通過發動機1106(例如，柴油發動機)機械驅動的三相交流(ac)發電機/交流發電機1108。發電機1108的ac輸出供應給一個或多個整流器1110，整流器配置為將發電機/交流發電機1108的ac輸出轉換成直流(dc)輸出。整流器1110的dc輸出供應給dc母線，其(在其他負載中)供應給一組逆變器1112、1114。逆變器1112、1114配置為將來自dc母線的dc電力轉換為受控三相變頻ac電力。逆變器1112、1114的輸出(分別地)電連接到電動馬達1102、1104，且通過逆變器1112、1114輸出的ac電力具有適合于驅動電動馬達1102、1104的波形。電動馬達1102、1104可操作地連接到車輛的第一組車輪的驅動輪(例如，后輪)。例如，馬達1102、1104可以是三相ac感應輪馬達。如果車輛的第二組車輪是驅動輪，則電驅動系統100可包括額外的逆變器和馬達，其以類似圖11中的逆變器1112、1114和馬達1102、1104的方式連接。
98.如在圖11中進一步所示，驅動系統控制單元或控制器1116電連接到電驅動系統100。例如，驅動系統控制單元可連接到逆變器1112、1114。在其他任務中，驅動系統控制單元1116配置為確定所需轉矩要求信號并將所需轉矩要求信號發送給逆變器1112、1114。通過控制單元處理轉矩要求信號以用于逆變器1112、1114將馬達1102、1104驅動到所需轉矩輸出量級，且在對應于車輛移動的預期方向的所需旋轉方向上。控制單元還配置為控制馬達1102、1104，以將減速牽引作用力提供給車輪(例如，后輪)，以使車輛減速或停止。特別地，當在電力制動模式也稱為電減速，下運行時，電動馬達1102、1104反轉以充電發電機，且車輛的驅動輪驅動電動馬達1102、1104。驅動馬達1102、1104將轉矩施加在驅動輪上且引起它們減慢，從而制動車輛。在一實施方式中，控制單元1116包括根據一組儲存指令操作的一個或多個微處理器以提供車輛控制，如在下面和文中其他地方詳細所論述。
99.圖12更詳細地示出了控制系統(例如，制動控制系統)或控制單元1116的一實施方式。控制系統1116包括摩擦制動系統1222，其包括與車輛的第一組車輪1212(例如，后輪)關聯的第一(例如后)摩擦制動單元1220(例如，摩擦制動啟動單元)和與車輛的第二組車輪1214(例如，前輪)關聯的第二(例如，前)摩擦制動單元1218(例如，摩擦制動啟動單元)。在一實施方式中，摩擦制動系統1216是液壓制動系統，其進一步包括第一(例如，后)制動電磁閥1226和第二(例如，前)制動電磁閥1224，第一制動電磁閥1226是可控制的，以控制加到第一摩擦制動單元1220的液壓油的壓力，第二制動電磁閥1224是可控制的，以控制加到第二摩擦制動單元的液壓油的壓力。在其他實施方式中，還可利用用于啟動第一和第二摩擦制動單元1218、1220的其他工具而不偏離本發明主題的更廣泛方面。在兩者中任一(或任何一個)實施方式中，每個摩擦制動單元可包括，例如，用于將摩擦載荷可控制地施加到與車輪1212、1214關聯的移動件的各個部件，例如與車軸或制動盤/轉子可操作連接的制動閘片、
用于將力施加給制動襯塊以使其抵靠盤/轉子的液壓促動卡鉗等。控制系統1116進一步包括摩擦制動器控制單元1227，其配置為至少部分響應于諸如踩下制動踏板的操作者輸入來控制第一和第二(例如，后和前)摩擦制動單元1220、1218的應用。
100.在一實施方式中，驅動系統控制單元1116和摩擦制動器控制單元1227彼此電連接，且可通常被稱為一個或多個控制器1229。雖然在圖12中作為獨立部件示出了驅動系統控制單元1116和摩擦制動器控制單元1227，控制單元1116、1227可整合為單個控制單元/控制器/處理器而沒有偏離本發明主題的更廣泛方面。
101.如在圖12中進一步所示，驅動系統控制單元1116電連接到車輛10的傳動系1228，其包括電驅動系統100，例如，發動機1106，發電機1108，整流器1110，逆變器1112、1114和驅動馬達1102、1104(如圖11中所示的ac感應輪馬達或其它)。當在電減速器制動模式下制動車輛10時，控制單元1116命令電驅動系統100(實際上充當電減速系統，其包括逆變器1112、1114和馬達1102、1104)將要求的所需車輛減速轉矩提供給車輪。
102.如在圖12中還示出，驅動系統控制單元1116和/或摩擦制動器控制單元1227中的一者或兩者可配置為接收來自操作者控制1233(例如點火開關1234、加速器位置傳感器1236、制動踏板位置傳感器1238和/或檔位選擇器1240)的用于使電動馬達1102、1104運行的輸入，以驅動和制動車輛10。點火開關1234可操作以啟動和關閉車輛。加速器位置傳感器1236配置為檢測加速踏板或者其他促動器的位置。制動踏板位置傳感器1238配置為檢測制動踏板或者其他促動器的位置。檔位選擇器1240提供用于允許操作者選擇車輛移動的預期或期望方向的工具，例如向前移動或后退移動。另外或可替代地，操作者控制可包括另外類型的輸入接口1242，例如，方向盤或其他轉向裝置、觸摸屏或其他計算機接口、來自控制系統或自動控制器的控制輸入等。如圖12中進一步所示，顯示器1244可電連接到驅動系統控制單元1116，以允許車輛10的操作者查看與各種車輛系統相關的狀態信息。顯示器1244和操作者控制1233共同形成i/o(輸入/輸出)系統1245。
103.進一步參考圖12，控制系統1116配置為裝載狀態下當在坡度上啟動和停止時自動化車輛的操作。在運行中，當車輛的操作者(操作者可以是人或自動控制器)要求車輛停止或車輛沿著某個方向移動時(例如，在這兩種情況下，都是通過操作者控制執行)，驅動系統控制單元1116與摩擦制動器控制單元1227通信以控制從摩擦制動器到電力/推進的過渡，且反之亦然。特別地，控制系統包括在驅動系統控制單元1116和摩擦制動器控制單元1227之間的接口，其允許驅動系統控制單元1116(例如，響應于來自電驅動系統100的反饋或其他信息)向摩擦制動器控制單元1227要求特定的制動作用力。這個接口還允許驅動系統控制單元1116向摩擦制動單元1227要求添加或去除(即增加或減少)摩擦制動作用力。如此，在實施方式中，驅動系統控制單元1116配置為與摩擦制動器控制單元1227通信，以在車輛停止和啟動期間控制摩擦制動應用的量。例如，驅動系統控制單元1116可配置為與摩擦制動器控制單元通信，以當車輛在車輛所在的傾斜坡度上停止和啟動期間至少部分自動地控制摩擦制動應用的量。(至少部分自動地控制指完全自動地控制，或響應并部分基于操作者輸入自動地控制，例如，響應且與制動踏板或加速踏板的位置改變程度成比例的制動或加速的等級或速率。)
104.結合以上所述，驅動系統控制單元1116配置為利用系統參數計算將車輛保持在給定傾斜坡度上所需的力。然后，驅動系統控制單元1116根據該確定的力確定何時要求釋放
摩擦制動器或添加更多摩擦制動作用力。基于如在2014年8月20提交的上述美國專利申請no.14/464,226中所概述的各種方法可確定該力。可替代地或另外，控制單元1116可配置為將該力基于通過車載慣性測量單元生成的傾斜坡度的信息、車輛質量信息(例如，由稱重站，或由與已知條件下的與車輛加速度相關的傳感器數據的車載、基于物理的計算確定)、其他車輛/系統參數(例如，車輛的車輪半徑)等確定。
105.在實施方式中，控制系統1116還配置為提供防后溜功能。特別地，驅動系統控制單元1116配置為確定將車輛從停止沿傾斜坡度向上移動(即當在傾斜坡度上時車輛是停止的，且然后受控沿著傾斜坡度向上移動)所需的轉矩水平。可基于力確定轉矩水平，例如，轉矩水平將是至少正好超過該力的水平。在計算所需的轉矩時(或在計算該轉矩后的某個點處)，驅動系統控制單元1116與摩擦制動器控制單元1227通信，以要求去除摩擦制動應用(即，摩擦制動應用的量＝零)，以開始車輛沿著期望方向的運動而沒有明顯的后溜。如此，在實施方式中，驅動系統控制單元1116進一步配置為響應來自操作者控制的輸入(用于車輛沿著傾斜坡度上下移動)，而與摩擦制動器控制單元1227通信，以去除摩擦制動應用，且同時根據確定的轉矩水平控制電驅動系統100提供電發動力，以用于車輛從停止沿著傾斜坡度向上(或向下)移動，而沒有明顯的車輛后溜。
106.驅動系統控制單元1116可配置為與電驅動系統和摩擦制動器控制單元通信，使得(通過控制摩擦制動系統的摩擦制動器控制單元)去除的摩擦制動應用的量和速率被自動控制為與(通過由驅動系統控制單元控制的電驅動系統)提供額外轉矩的量和速率成比例或相等。例如，隨著將摩擦制動應用減少特定的量，同時轉矩增加至少足以抵消降低的摩擦制動應用的量，以防止車輛后溜，直到完全去除摩擦制動器應用，此時產生額外轉矩用于使車輛向前移動。(沒有“明顯的”車輛后溜包括沒有車輛后溜和車輛后溜低于認為是仍滿足指定安全指標的閾值，例如，對于某些拖運卡車應用不大于0.3米的后溜。)
107.在其他實施方式中，可選地或另外地，控制系統配置為提供受控的停止功能，例如當車輛10在坡度上運行時。特別地，驅動控制單元1116配置為計算將車輛保持在給定的傾斜坡度上所需的力，且響應于來自操作者控制的用于使車輛當在坡度上移動時停止的輸入，與摩擦制動控制單元1227通信，至少部分根據所確定的力來增加摩擦制動應用的量，以使車輛停止且使車輛保持停止在坡度上。驅動系統控制單元1116進一步可配置為首先計算使車輛停止所需的力，且同時與摩擦制動器控制單元1227通信，來要求摩擦制動應用的量(和速率)以停止且然后將車輛保持在傾斜坡度上。通常，這種計算可考慮車輛質量、當前行駛速率/速度、坡度傾斜程度等。例如，當沿坡度向上行駛時使車輛停止所需的制動力將根據車輛質量和減速率(在給定的距離上速度從當前速度改變到零)，由于滾動摩擦/阻力小于因在坡度上的重力導致的因素。然后，則使車輛保持在坡度上所需的制動力將取決于車輛質量、坡度等，如上所述。
108.在實施方式中，使車輛停止并使車輛保持停止在傾斜坡度上的摩擦制動系統的應用與電減速同時發生。這里，驅動控制單元1116配置為計算將車輛保持在給定的傾斜坡度上所需的力，且與電力減速的減少同時發生，與摩擦制動控制器單元通信，以至少部分根據所確定的力增加摩擦制動應用的量，使車輛停止并將車輛保持停止在坡度上。如此，當車輛沿著傾斜坡度向上移動時，驅動系統控制單元1116，響應于來自操作者控制的用于車輛停止的輸入，可配置為首先開始電減速，且當通過電驅動系統的減速作用力隨車輛減慢而減
少時，同時與摩擦制動器控制單元通信以增加摩擦制動應用的量。在車輛達到完全停止之后，電力減速的量可為零，且在這種情況下，摩擦制動應用的量將足以使車輛保持停止在傾斜坡度上。驅動系統控制單元1116可配置為自動地控制與電力減速的減少同時發生的摩擦制動應用增加的量和速率，使得：(i)車輛的整個減速曲線(速度隨著時間從當前的非零速度改變到零速度)是線性的(且從而對于人類操作者看上去是平滑的)；和(ii)在速率方面與來自操作者控制的一個或多個輸入成比例，例如，驅動系統控制單元將控制電減速的減少且同時增加摩擦制動，來提供更快的減速以響應來自操作者控制的要求更高等級/速率制動的輸入，相對來自操作者控制的要求較低等級/速率的制動的輸入。
109.在實施方式中，控制系統配置為既用于車輛在傾斜坡度上的受控停止又用于當車輛受控以從它的停止位置向前移動(例如，沿著坡度向上)時防止后溜。這里，驅動控制單元，響應來自操作者控制的用于車輛在坡度上移動時停止的第一輸入，配置為確定(將車輛保持停止在坡度上的)力，并(例如，與電減速減少同時)與摩擦制動器控制單元通信，以至少部分根據所確定的力增加摩擦制動應用的量，使車輛停止并使車輛保持停止在坡度上。驅動系統控制單元還配置為確定使車輛從停止沿坡度向上移動所需的轉矩水平。驅動系統控制單元，響應于操作者控制處的用于車輛沿傾斜坡度向上移動的第二輸入，進一步配置為：與摩擦制動器控制單元通信，以去除摩擦制動應用；且同時控制電驅動系統，以根據確定的轉矩水平提供電發動力，以用于車輛從停止到沿傾斜坡度向上的移動，而沒有明顯的車輛后溜。
110.在另一實施方式中，控制車輛的方法包括，在車輛的驅動系統控制單元處，控制與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，以將電發動力選擇性地提供到至少第一組車輪，以推進車輛和電減速來減慢車輛。方法進一步包括，在驅動系統控制單元處，確定使車輛從停止到沿著傾斜坡度向上移動所需的轉矩水平。方法進一步包括，在驅動系統控制單元處，響應于來自操作者控制的用于使車輛沿著坡度向上移動的輸入，與車輛的摩擦制動器控制單元通信，以去除將車輛保持停止的摩擦制動應用，且同時控制車輛的電驅動系統以根據確定的轉矩水平提供電發動力，以用于使車輛從停止到沿著坡度向上移動，而沒有明顯的車輛后溜。
111.在另一實施方式中，控制車輛的方法包括，在車輛的驅動系統控制單元處，控制與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，以將電發動力選擇性地提供到至少第一組車輪，以推進車輛并電減速來減慢車輛。方法進一步包括，在驅動系統控制單元處，確定使車輛保持在車輛所在的傾斜坡度上所需的力。方法進一步包括，在驅動系統控制單元處，與車輛的制動器控制單元通信，以至少部分根據所確定的使車輛保持在傾斜坡度上的力減少或增加施加到車輛的第一組車輪或第二組車輪中的至少一個的摩擦制動應用的量。
112.在另一實施方式中，控制車輛的方法包括，在車輛的驅動系統控制單元處，控制與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，以將電發動力選擇性地提供到至少第一組車輪，以推進車輛并電減速來減慢車輛。方法還包括，在驅動系統控制單元處，確定使車輛保持在車輛所在的傾斜坡度上所需的力。方法還包括，在驅動系統控制單元處，與車輛的制動器控制單元通信，以至少部分根據所確定的使車輛保持在傾斜坡度上的力減少或增加施加到車輛的第一組車輪或第二組車輪中的至少一個的摩擦制動應用的量。方法還包括，在驅動系統控制單元處，接收來自操作者控制的用于使車輛當正在坡度上行駛時停止的輸入。
響應于所接收的輸入確定力。方法還包括：在驅動系統控制單元處，與摩擦制動器控制單元通信，以至少部分根據確定的力增加摩擦制動應用的量，來使車輛停止并使車輛停止在坡度上。
113.在另一實施方式中，控制車輛的方法包括，在車輛的驅動系統控制單元處，控制與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，以將電發動力選擇性地提供到至少第一組車輪，以推進車輛并電減速來減慢車輛。方法還包括，在驅動系統控制單元處，確定使車輛保持在車輛所在的傾斜坡度上所需的力。方法還包括，在驅動系統控制單元處，與車輛的制動器控制單元通信，以至少部分根據所確定的使車輛保持在傾斜坡度上的力減少或增加施加到車輛的第一組車輪或第二組車輪中的至少一個的摩擦制動應用的量。方法還包括：在驅動系統控制單元處，接收來自操作者控制的用于使車輛當正在坡度上行駛時停止的輸入，其中，響應所接收的輸入確定力。方法還包括：在驅動系統控制單元處，與電減速減少的同時，與摩擦制動器控制單元通信，以至少部分根據確定的力增加摩擦制動應用的量，來使車輛停止并使車輛停止在坡度上。
114.在另一實施方式中，控制車輛的方法包括，在車輛的驅動系統控制單元處，控制與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，以將電發動力選擇性地提供到至少第一組車輪，以推進車輛并電減速來減慢車輛。方法還包括，在驅動系統控制單元處，確定使車輛保持在車輛所在的傾斜坡度上所需的力。方法還包括，在驅動系統控制單元處，與車輛的制動器控制單元通信，以至少部分根據所確定的將車輛保持在傾斜坡度上的力減少或增加施加到車輛的第一組車輪或第二組車輪中的至少一個的摩擦制動應用的量。方法還包括，在驅動系統控制單元處：接收來自操作者控制的用于車輛在坡度上移動時停止的第一輸入(響應于所接收到的輸入確定力)；與摩擦制動器控制單元通信，以至少部分根據所確定的力增加摩擦制動應用的量，使車輛停止并保持車輛停止在坡度上；確定使車輛從停止到沿坡度向上移動所需的轉矩水平；接收來自操作者控制的用于使車輛沿坡度向上移動的第二輸入；及響應于接收到第二輸入的接收，與摩擦制動器控制單元通信，以去除摩擦制動應用，且同時控制電驅動系統以根據確定的轉矩水平提供電發動力，以用于使車輛從停止到沿著傾斜坡度向上移動，而沒有明顯的車輛后溜。
115.在另一實施方式中，控制車輛的方法包括，在車輛的驅動系統控制單元處，控制與車輛的至少第一組車輪關聯的電驅動系統，以將電發動力選擇性地提供到至少第一組車輪，以推進車輛并電減速來減慢車輛。方法還包括，在驅動系統控制單元處，確定使車輛保持在車輛所在的傾斜坡度上所需的力。方法還包括，在驅動系統控制單元處，與車輛的制動器控制單元通信，以至少部分根據所確定的將車輛保持在傾斜坡度上的力來減少或增加施加到車輛的第一組車輪或第二組車輪中的至少一個的摩擦制動應用的量。方法還包括，在驅動系統控制單元處：接收來自操作者控制的用于車輛在坡度上移動時停止的第一輸入(響應于接收的輸入確定力)；與電減速減少的同時，與摩擦制動器控制單元通信，以至少部分根據所確定的力增加摩擦制動應用的量，使車輛停止并保持車輛停止在坡度上；確定將車輛從停止到沿坡度向上移動所需的轉矩水平；接收來自操作者控制的用于使車輛沿坡度向上移動的第二輸入；并響應于接收到第二輸入，與摩擦制動器控制單元通信，以去除摩擦制動應用，且同時控制電驅動系統以根據所確定的轉矩水平提供電發動力，以用于使車輛從停止到傾斜坡度向上移動，而沒有明顯的車輛后溜。
116.因此，如應當理解的，本發明的控制系統有助于解決與在坡度上的車輛啟動和受控車輛停止相關的多個問題。特別地，控制系統的實施方式可潛在地減輕在斜坡上啟動期間的不安全的車輛移動，例如當開始車輛運行時在坡度上的無意地后溜。而且，本發明主題的實施方式可簡化操作者的駕駛過程。典型車輛要求操作者控制三個踏板以在坡度上安全且平穩地啟動和停止，而包括本發明主題的控制和制動系統的車輛，由于控制系統通過電驅動系統與摩擦制動系統之間的通信和協作自動化啟動和停止過程，僅需要操作者控制單個踏板(或也許一個制動踏板和一個加速踏板)。
117.本發明主題的實施方式還起作用以避免潛在地導致設備損壞的粗魯停止，且有助于通過自動地控制從電減速器制動到摩擦制動的過渡使車輛受控停止，以使車輛保持在坡度上。因此，包括該系統的車輛更易于駕駛，且需要更少專業技能來操作。而且，更易于操作車輛轉化成較平穩的車輛運行和對部件的磨損更少。
118.如上所述，本發明主題的實施方式可適用于相對大的車輛，例如拖運卡車和具有至少250公噸的車輛總操作重量的其他車輛。然而，雖然具體參考ohv和這個類型的其他大車輛已描述了本發明主題，本發明主題并不旨在如此受限于這個方面的內容。特別地，能夠想到本發明主題同樣適用于一般包括但不限于電動非公路車輛、汽車等的電動車輛。
119.如上所述，車輛操作者可以是人或自動控制器。因此，“操作者控制”包括可由人操作的控制和與控制系統/自動控制器關聯的控制(例如，控制信號/輸入)。
120.在一實施方式中，車輛控制系統包括控制器，配置為確定車輛減速的非零上限。控制器配置為確定非零上限，以防止車輛沿所述車輛向上行駛的坡度后溜。通過控制器基于由車輛承載的載荷、車輛的速度和當前車輛向上行駛路線的坡度確定減速的非零上限。控制器配置為監控車輛的減速并通過控制車輛的制動器和/或馬達自動地防止車輛的減速超過非零上限。控制器還配置為在車輛以非零速度沿著坡度向上移動時啟動制動器和/或將電流供應給車輛的馬達，以防止車輛后溜。
121.可選地，控制器配置為當車輛的操作者繼續啟動加速輸入裝置時啟動制動器和/或將電流供應給馬達，以防止車輛后溜。
122.可選地，控制器配置為在操作者釋放車輛的加速輸入裝置后啟動制動器和/或將電流供應給馬達，以防止車輛后溜。
123.可選地，控制器配置為當車輛在選定的行駛方向上移動時監控車輛的減速。控制器還配置為當車輛在選定的行駛方向上沿著坡度向上移動時，通過自動地控制由馬達產生的轉矩和/或車輛的制動器的啟動來自動地防止車輛的減速超過非零上限。
124.可選地，控制器配置為響應于車輛沿著路線的坡度的向上行駛，監控車輛的減速且自動地防止車輛的減速超過非零上限，該坡度是非零坡度。
125.可選地，控制器配置為響應于車輛到達零速度狀態且在車輛開始沿坡度后溜前自動地防止車輛的減速超過非零上限。
126.可選地，控制器配置為通過啟動車輛的制動器自動地防止車輛的減速超過非零上限。控制器還可配置為隨后釋放制動器并通過控制車輛的馬達維持車輛在坡度上的位置且使車輛沒有向后溜下坡度。
127.可選地，車輛的馬達被以通過交流電供能來推進車輛，且控制器可配置為通過將直流施加給馬達來防止車輛后溜。
128.可選地，控制器配置為通過將直流電施加給馬達而不應用車輛的制動器來防止車輛后溜。
129.可選地，控制器配置為通過將直流電施加給馬達且還應用車輛的制動器來防止車輛后溜。
130.可選地，控制器配置為監控通過車輛的馬達產生的轉矩并響應于通過馬達產生的轉矩超過防止車輛后溜所需的閾值轉矩而釋放制動器。
131.可選地，控制器配置為響應于車輛的加速度減少而確定非零上限。
132.可選地，控制器配置為確定非零上限，使得對于車輛較重載荷、車輛的較低速度或路線的較陡坡度非零上限減少，且使得對于車輛的較輕載荷、車輛的較快速度或路線的較平坡度非零上限增加。
133.在一實施方式中，方法包括確定車輛的減速的非零上限，以防止車輛沿所述車輛向上行駛的坡度后溜。基于由車輛承載的載荷、車輛的速度和車輛當前行駛路線的坡度確定減速的非零上限。方法還包括監控車輛的減速并通過控制車輛的制動器和/或馬達自動地防止車輛的減速超過非零上限。在車輛以非零速度沿坡度向上移動時，通過啟動制動器和/或將電流供應給車輛的馬達來防止車輛的減速超過非零上限，以防止車輛后溜。
134.可選地，當車輛在選定的行駛方向上移動時監控車輛的減速。當車輛當前在選定的行駛方向上沿著坡度向上移動時，通過自動地控制由馬達產生的轉矩和/或車輛的制動器的啟動來自動地防止車輛的減速超過非零上限。
135.可選地，響應車輛沿著路線的坡度向上的行駛，監控車輛的減速并自動地防止車輛的減速超過非零上限發生，坡度是非零坡度。
136.可選地，自動地防止車輛的減速超過非零上限響應于車輛到達零速度狀態發生且在車輛開始沿坡度后溜前開始。
137.可選地，通過啟動車輛的制動器來自動地防止車輛的減速超過非零上限發生。方法還可包括隨后釋放制動器并通過控制車輛的馬達維持車輛在坡度上的位置且使車輛沒有沿坡度后溜。
138.可選地，通過將直流施加給馬達來防止車輛后溜，該馬達是交流馬達。
139.在一實施方式中，車輛控制系統包括控制器，配置為確定車輛的選定的行駛方向、車輛的馬達的運轉方向和馬達的運轉速度。控制器配置為響應于車輛的馬達的運轉方向與車輛的選定的行駛方向不同，識別車輛的后溜狀態。控制器還配置為響應于后溜狀態被識別且馬達的運轉速度超過指定的非零速度閾值，通過自動地啟動車輛的制動器來自動地減慢或停止車輛的移動。
140.可選地，控制器配置為識別在選定的行駛方向上車輛的加速的停止，且控制器配置為響應于后溜狀態被識別、馬達的運轉速度超過速度閾值且車輛加速的停止被識別，自動地減慢或停止車輛的移動。
141.在一實施方式中，車輛控制系統包括控制器，配置為確定車輛的速度下限。控制器配置為確定下限，以防止車輛沿當前所述車輛向上行駛的坡度后溜。通過控制器基于由車輛承載的載荷和車輛當前行駛路線的坡度確定下限。控制器配置為監控車輛的速度和通過啟動車輛的制動器來自動地防止車輛速度跌到下限以下。控制器配置為基于車輛的速度啟動制動器且不依賴車輛的加速度。控制器還配置為啟動車輛的制動器以在車輛以非零速度
沿著坡度向上移動時防止車輛后溜。
142.可選地，控制器配置為在釋放車輛的加速輸入裝置后監控車輛的速度，且在釋放加速輸入裝置后自動地防止車輛的速度跌到下限以下。
143.可選地，控制器配置為在操作者繼續啟動或踩下車輛的加速輸入裝置時監控車輛的速度，且在操作者繼續啟動或踩下加速輸入裝置時自動地防止車輛的速度跌到下限以下。
144.在一實施方式中，方法包括：在車輛的制動器接合時接收表示操作者要求增加車輛的油門設置的油門命令；響應于接收到油門命令增加通過車輛的一個或多個馬達產生的轉矩；并響應于通過一個或多個馬達產生的轉矩達到最大可用轉矩、通過一個或多個馬達產生的轉矩達到目標釋放加速度或預定的非零持續時間到期中的一個或多個釋放車輛的制動器。
145.在一實施方式中，方法包括當車輛在路線的坡度上處于停止狀態時確定車輛的制動器是否被釋放；響應于確定已釋放制動器，允許車輛向后溜下坡度不大于指定的非零閾值距離和/或使用通過車輛的一個或多個馬達產生的轉矩快速加速車輛，并在允許車輛后溜下坡度和/或快速加速車輛后通過調整由一個或多個馬達產生的轉矩使車輛向沿坡度向上的移動平穩過渡。
146.在一實施方式中，方法包括(當在坡度上處于靜止位置的車輛的一個或多個制動器接合時)在消隱間隔(blanking interval)期間反復確定是否接收到釋放一個或多個制動器的操作者輸入，響應于在消隱間隔期間沒有接收到釋放一個或多個制動器的操作者輸入釋放車輛的一個或多個制動器，并使用車輛的一個或多個馬達自動地產生轉矩以沿著坡度向上推進車輛。
147.應理解的是，上述描述是說明性的，而不是限制性的。例如，上述實施方式(和/或其各方面)可彼此結合使用。另外，可以對本發明主題的教導做多種修改以適應特定情況或材料而沒有偏離它的范圍。雖然文中描述的材料的尺寸和類型旨在限定本發明主題的參數，但它們完全不是限制性的，而是示例性實施方式。當閱讀以上描述后，許多其他實施方式對于本領域技術人員來說將是顯而易見的。如文中所使用，術語“包括(including)”和“在...中(in which)”用作各個術語“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的簡明英語等同物。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”“上面的”、“下面”“底部”“頂部”等僅用作區分，而不旨在對這些物體增加數值和位置要求。
148.上述書面描述使用實例來公開發明主題的若干實施方式，包括最佳方式，并且也使本領域的普通技術人員之一能夠實施本發明主題的實施方式，包括制造和使用任何設備或系統以及執行任何合并的方法。
149.除非明確敘述排除，否則如本文所用，以單數形式列舉的具有前綴詞語“一”的元件或步驟應理解為不排除多個所述元件或步驟。此外，參考本發明主題的“一實施方式”并不旨在解釋為排除還包括所列舉的特征的附加實施方式的存在。而且，除非明確相反陳述，否則實施方式“包含”、“包括”或“具有”有特定性能的一個元件或多個元件可以包括沒有那個性能的附加的這些元件。
150.由于在上述系統和方法中可作出某些改變而不偏離在文中涉及的本發明主題的精神和范圍，這意味著以上描述或在附圖中示出的所有主題應當僅解釋為示出本文中的發
明構思的實例，并不應理解為限制本發明主題。
技術特征：
1.一種車輛控制系統，包括：控制器，配置為利用車輛承載的載荷、所述車輛的速度和所述車輛當前行駛路線的坡度來確定所述車輛減速的非零上限，所述控制器配置為確定所述非零上限以防止所述車輛沿當前所述車輛向上行駛的坡度后溜；其中，所述控制器配置為監控所述車輛的所述減速，所述控制器配置為通過控制所述車輛的制動器和/或馬達來自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限，且其中，所述控制器配置為在所述車輛仍沿著選定的行駛方向移動時啟動所述制動器和/或向所述車輛的所述馬達供給電流，以在所述車輛以非零速度沿所述坡度向上移動的同時防止所述車輛后溜。2.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為當所述車輛的操作者繼續啟動加速輸入裝置時，啟動所述制動器和/或向所述馬達供給電流，以防止所述車輛后溜。3.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為在操作者釋放所述車輛的加速輸入裝置后，啟動所述制動器和/或向所述馬達供給電流，以防止所述車輛后溜。4.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為當所述車輛在所述選定的行駛方向上移動時監控所述車輛的所述減速，所述控制器還配置為當所述車輛在所述選定的行駛方向上沿著所述坡度向上移動時，通過自動地控制由所述馬達產生的轉矩和/或所述車輛的所述制動器的啟動，來自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限。5.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為響應于所述車輛沿著所述路線的所述坡度向上行駛，監控所述車輛的所述減速并自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限，所述坡度是非零坡度。6.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為響應于所述車輛達到零速度狀態且在所述車輛開始沿所述坡度后溜之前，自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限。7.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為通過啟動所述車輛的所述制動器，來自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限，且所述控制器配置為隨后釋放所述制動器，并通過控制所述車輛的所述馬達來維持所述車輛在所述坡度上的位置并且使得所述車輛不會沿所述坡度后溜。8.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為監控由所述車輛的所述馬達產生的轉矩，并響應于由所述馬達產生的所述轉矩超過防止所述車輛后溜所需的閾值轉矩而釋放所述制動器。9.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為，響應于所述車輛的加速度的降低確定所述非零上限。10.根據權利要求1所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為確定所述非零上限，使得所述車輛的載荷越重、所述車輛的速度越低或所述路線的坡度越陡，所述非零上限越小，且
使得所述車輛的載荷越輕、所述車輛的速度越高或所述路線的坡度越緩，所述非零上限越大。11.一種用于控制車輛的方法，包括：確定車輛的減速的非零上限，以防止所述車輛沿當前所述車輛向上行駛的坡度后溜，所述減速的非零上限基于所述車輛承載的載荷、所述車輛的速度和所述車輛當前行駛路線的坡度來被確定；監控所述車輛的減速；和基于制動延遲時間控制所述車輛的制動器，來自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限，其中，當所述車輛沿所述坡度以非零速度向上移動時，通過啟動所述制動器來防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限，以防止所述車輛后溜。12.根據權利要求11所述的方法，其中，當所述車輛在選定的行駛方向上移動時，監控所述車輛的所述減速，且其中當所述車輛在所述選定的行駛方向上沿著所述坡度向上移動時，通過自動地控制所述車輛的所述制動器的啟動來自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限。13.根據權利要求11所述的方法，其中，響應于所述車輛沿著所述路線的所述坡度向上行駛，監控所述車輛的所述減速并自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限，所述坡度是非零坡度。14.根據權利要求11所述的方法，其中，響應于所述車輛到達零速度狀態且在所述車輛開始沿所述坡度后溜之前，自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限。15.根據權利要求11所述的方法，其中，通過啟動所述車輛的所述制動器來自動地防止所述車輛的所述減速超過所述非零上限，且所述方法進一步包括：隨后釋放所述制動器，并通過控制所述車輛的馬達維持所述車輛在所述坡度上的位置并且使得所述車輛不會沿所述坡度后溜。16.一種車輛控制系統，包括：控制器，配置為確定車輛的選定的行駛方向、所述車輛的馬達的運轉方向和所述馬達的運轉速度，所述控制器配置為響應于所述車輛的所述馬達的運轉方向與所述車輛的所述選定的行駛方向不同，識別所述車輛的后溜狀態，其中，所述控制器還配置為，響應于識別出所述后溜狀態且所述馬達的運轉速度超過指定的非零速度閾值，通過自動地啟動所述車輛的制動器來自動地減慢或停止所述車輛的移動。17.根據權利要求16所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為識別所述車輛在所述選定的行駛方向上的加速的停止，且所述控制器配置為響應于識別出所述后溜狀態、所述馬達的運轉速度超過所述非零速度閾值且識別出所述車輛的所述加速的停止，而自動地減慢或停止所述車輛的移動。18.一種車輛控制系統，包括：控制器，配置為利用車輛承載的載荷和所述車輛當前行駛路線的坡度來確定所述車輛的速度的非零下限，所述控制器配置為確定所述非零下限以防止所述車輛沿當前所述車輛向上行駛的坡度后溜；
其中，所述控制器配置為監控所述車輛的所述速度并通過啟動所述車輛的制動器來自動地防止所述車輛的所述速度跌到所述非零下限以下，所述控制器配置為基于所述車輛的所述速度且不依賴所述車輛的加速度來啟動所述制動器，和其中，所述控制器配置為當所述車輛以非零速度沿著所述坡度向上移動時啟動所述車輛的所述制動器以防止所述車輛后溜。19.根據權利要求18所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為在所述車輛的加速輸入裝置釋放后監控所述車輛的所述速度，且在所述加速輸入裝置釋放后自動地防止所述車輛的所述速度跌到所述下限以下。20.根據權利要求18所述的車輛控制系統，其中，所述控制器配置為在操作者繼續啟動或踩下所述車輛的加速輸入裝置時監控所述車輛的所述速度，且在所述操作者繼續啟動或踩下所述加速輸入裝置時自動地防止所述車輛的所述速度跌到所述非零下限以下。21.一種用于控制車輛的方法，包括：在車輛的制動器接合時接收代表操作者要求增加所述車輛的油門設置的油門命令；響應于接收到所述油門命令，增加由所述車輛的一個或多個馬達產生的轉矩；和響應于由所述一個或多個馬達產生的所述轉矩達到最大可用轉矩、由所述一個或多個馬達產生的所述轉矩達到目標釋放加速度以及預定非零持續時間到期中的一個或多個而釋放所述車輛的所述制動器。22.一種用于控制車輛的方法，包括：當車輛在路線的坡度上處于停止狀態時，確定所述車輛的制動器是否被釋放；響應于確定所述制動器已被釋放，允許所述車輛沿所述坡度后溜不大于指定的非零閾值距離和/或使用由所述車輛的一個或多個馬達產生的轉矩快速加速所述車輛；和在允許所述車輛沿所述坡度后溜和/或加速所述車輛后，通過調整由所述一個或多個馬達產生的所述轉矩，使所述車輛平穩過渡到沿著所述坡度向上移動。23.一種用于控制車輛的方法，包括：當在坡度上處于靜止位置的車輛的一個或多個制動器接合時，在消隱間隔期間重復確定是否接收到釋放所述一個或多個制動器的操作者輸入；響應于在所述消隱間隔期間沒有接收到釋放所述一個或多個制動器的所述操作者輸入，釋放所述車輛的所述一個或多個制動器；和使用所述車輛的一個或多個馬達自動地產生轉矩以沿著所述坡度向上推進所述車輛。
技術總結
一種車輛控制系統，確定車輛的減速的非零上限以防止所述車輛沿著當前所述車輛向上行駛的坡度后溜。通過控制器基于由所述車輛承載的載荷、所述車輛的速度和所述車輛當前行駛路線的坡度確定所述減速的非零上限。控制器配置為監控所述車輛的所述減速并通過控制所述車輛的制動器和/或馬達來自動地防止所述車輛的所述減速超過非零上限。控制器還配置為當所述車輛以非零速度沿著坡度向上移動時啟動制動器和/或將電流供應給所述車輛的馬達，以防止車輛后溜。車輛后溜。車輛后溜。
