用于控制车辆的制动操作的系统的制作方法
本发明涉及一种用于控制车辆的制动操作的系统。本发明还涉及一种控制车辆的制动操作的方法。虽然本发明将主要是针对呈卡车的形式的车辆，但是本发明也可适用于包括用于产生推进动力的一个或多个电机的其他类型的车辆，诸如例如公共汽车、工作机、拖车和其他运输车辆。
背景技术：
1、重型车辆，诸如卡车或半拖车，通常包括基于摩擦制动器的行车制动器系统。摩擦制动器，诸如盘式制动器或鼓式制动器，在产生制动扭矩方面是非常高效的。然而，如果太过密集地使用摩擦制动器，则可能发生被称为制动器衰退的现象，这就是摩擦制动器不适合于长时段使用(例如，这可能在进行下坡行驶达延长的时间段时发生)的原因。制动器衰退是由热在制动表面中的积聚引起的并导致显著降低的制动能力。为了避免制动器衰退，重型车辆通常包括能够进行持久制动的辅助制动器，诸如发动机制动器和各种缓速器系统。
2、电机也可以用来制动车辆。然后，电机可以充当发电机，其将来自车辆的动能转换成电能。这种电能可以被馈送到能量存储系统(ess)，诸如可再充电电池等等，从而带来车辆的能量效率的总体提高。来自再生制动的剩余能量可以被馈送到制动电阻器(brakeresistor)，在那里，所述剩余能量被转换成热。
3、电机不会遭受制动器衰退，但是由于ess和任何制动电阻器的经组合的能量吸收能力是有限的，因此电机可能仍不能执行持久制动达长时间段。因此，要么需要在车辆中安装用于制动的附加的构件，要么必须使对车辆的电能系统的要求超规格以支持持久制动，这是不期望的。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的是至少部分地克服上文描述的不足之处。
2、根据第一方面，提供了一种用于控制车辆的制动操作的系统，所述系统包括：电机，所述电机被配置为在推进期间施加扭矩，以及在制动期间产生电功率(electricpower)；涡电流车轮制动器(eddy current wheel brake)，所述涡电流车轮制动器可连接到车辆的车轮，所述涡电流车轮制动器被电连接到电机；以及控制单元，所述控制单元包括控制电路系统(circuitry)，所述控制单元被配置为：接收指示车辆的需求的制动操作的信号，基于需求的制动操作来确定车辆的制动功率状态，将制动功率状态与预定规则集进行比较，控制电机来产生电功率，以及当制动功率状态未能满足预定规则集中的至少一个规则时，控制电机来将在需求的制动操作期间产生的电功率馈送到涡电流车轮制动器。
3、在车辆的操作期间，控制单元接收制动需求(即，需求的制动操作)的信号。信号可以是从自主车辆推进系统接收的，或者是从手动地操作的制动动作接收的。制动功率状态是车辆的由需求的制动操作引起的状态。如将在下文中进一步详细地描述的，制动功率状态可以是由电机产生以用于获得需求的制动操作的电功率的水平，即，由电机产生以获得期望的制动操作的电功率的水平是基于需求的制动操作的。作为替代型式，并且也将在下文中进一步详细地描述的，制动功率状态可以是可连接到涡电流车轮制动器的车轮的制动功率水平，即，具体车轮的制动功率是基于用以获得期望的制动操作的需求的制动操作的。
4、另外，预定规则集应被解释为规则，其中每个规则与具体制动功率状态相关联。作为非限制性示例，当制动功率状态是由电机产生以用于获得需求的制动操作的电功率的上文描述的水平时，预定规则集中的至少一个规则优选地涉及能量存储系统的电功率吸收能力，即，能量存储系统能够吸收多少电功率和/或能量存储系统能够以哪个速率进行吸收。
5、本发明是基于如下认知的：在各种制动功率状态下将由电机在制动期间产生的电功率从电机馈送到涡电流车轮制动器是有益的。特别地，当制动功率状态未能满足预定规则集中的至少一个规则时，这是电机与其中电功率仅被供应到能量存储系统以用于对其进行充电的常规的再生制动相比应以不同的方式馈送所产生的电功率的指标。因此，本发明的优点在于，电功率可以被高效地耗散并同时地由涡电流车轮制动器使用来提供车轮的制动动作。作为非限制性示例，当存在提高车辆的具体车轮的制动功率水平的期望时，通过使用电机以及涡电流车轮制动器，可以将电功率供应到涡电流车轮制动器，以用于获得期望的车轮制动功率。因此，当由电机产生电功率并将电功率馈送到涡电流车轮制动器时，可以改进在车轮上的总制动功率的放大和叠加。当能量存储系统出于某种原因而不能吸收由电机产生的电功率时，电功率也可以被高效地耗散到涡电流车轮制动器。
6、另外，当在短时间段内从电机获得峰值制动扭矩时，所产生的电功率可以被馈送到涡电流车轮制动器，所述涡电流车轮制动器放大车辆的车轮的总制动功率，由此获得可以替代常规的摩擦制动器也用于所谓的“硬紧急制动”的解决方案。
7、涡电流车轮制动器的使用在于，这种制动器是基本上免维护的，即，它不需要以这种方式(例如，使用需要不断替换的摩擦制动片的车轮制动器)进行维护。
8、根据示例实施方案，制动功率状态可以是可连接到涡电流车轮制动器的车轮的制动功率需求水平，并且其中当由电机产生以用于需求的制动操作的制动功率低于制动功率需求水平时，制动功率需求水平未能满足至少一个规则。
9、因此，车辆的总体制动需求可以优选地分配给每个车轮以获得需求的制动操作。因此，可连接到涡电流车轮制动器的车轮的制动功率需求水平应被解释为总体制动功率的被/应被分配到被连接到涡电流轮制动器的具体车轮的部分。当电机被连接到单个车轮(诸如轮毂马达(wheel hub motor))时，由电机产生的制动功率与制动功率需求相当。当一个电机被连接到多个车轮时，确定向可连接到涡电流制动器的车轮施加了多少制动功率，即，电机如何将制动分配到车轮。
10、当制动功率需求水平未能满足至少一个规则时，电机不能向车轮产生足够的制动功率。因此，优点在于，电机和涡电流车轮制动器结合地向车轮产生制动功率，其中涡电流车轮制动器通过由电机在制动操作期间产生的电功率来进行操作。据此，获得能量高效的功率耗散。因此，与仅使用电机来进行制动相比，在车轮上的制动功率水平被放大。
11、根据示例实施方案，电机可以是可连接到车辆的能量存储系统的，制动功率状态是能量存储系统的电功率吸收能力，其中当由电机在制动操作期间产生的电功率的水平高于能量存储系统的电功率吸收能力时，电功率吸收能力未能满足至少一个规则。
12、由电机产生的电功率水平可以是产生的电功率的量或产生的电功率的速率(即，每时间单位的产生的电功率的量)。因此，能量存储系统的电功率吸收能力与电功率系统能够接收的电功率的水平和/或电功率系统能够接收的每时间单位的产生的电功率的量有关。
13、因此，优点在于，如果能量存储系统不能接收由电机产生的电功率或所述电功率的部分，则可以通过将电功率馈送到涡电流车轮制动器来耗散所产生的电功率的至少一部分。换句话说，尽管能量存储系统不能吸收使用电机来在制动期间产生的电功率，但是可以获得再生制动。
14、因此，并且根据示例实施方案，控制电路系统可以被配置为基于能量存储系统的当前荷电状态(soc)来确定电功率吸收能力。如果能量存储系统是“满”的，即，不能接收另外的电功率，则能量存储系统的电功率吸收能力低。而且，如果能量存储系统出于任何其他原因而不需要接收电功率，则能量存储系统的电功率吸收能力也是低的。
15、根据示例实施方案，控制电路系统可以被配置为基于能量存储系统的当前温度水平来确定电功率吸收能力。因此，电吸收能力可以取决于能量存储系统的温度而变化。如果电吸收能力降低，则由电机在制动期间产生的电功率的至少一部分可以被馈送到涡电流车轮制动器，由此可以与涡电流车轮制动器组合地使用电机来获得期望的制动扭矩。而且，电功率吸收能力也可以是基于能量存储系统的当前健康状态(soh)的。
16、根据示例实施方案，涡电流车轮制动器可以是可电连接到能量存储系统的。
17、据此，涡电流车轮制动器可以从能量存储系统以及从电机接收用于其操作的电功率，这在车辆能量系统的能量管理期间是有利的。
18、根据示例实施方案，电机可以被配置为向车辆的单个车轮施加扭矩。
19、据此，电机可以被布置为所谓的轮毂马达。优点在于，可以针对车辆的车轮单独地控制推进和制动。
20、根据示例实施方案，涡电流车轮制动器可以包括可操作性地连接到车轮的轮轴(wheel shaft)的导电板和被布置成相对于导电板静止的电磁体。
21、根据示例实施方案，涡电流车轮制动器可以包括多个导电板。使用多于一个导电板可以使得能够实现涡电流车轮制动器的提高的制动能力。
22、根据示例实施方案，控制电路系统可以还被配置为接收指示车辆的减速请求的信号，并且基于减速请求来确定由电机在制动操作期间产生的电功率的水平。减速请求可以是从可手动地操作的制动动作或从被自主地控制的制动系统接收的。
23、根据示例实施方案，控制电路系统还可被配置为确定车辆的当前重量，并且基于当前重量来确定由电机在制动操作期间产生的电功率的水平。
24、根据示例实施方案，控制单元可以形成上层车辆运动控制系统的部分，并且其中电机包括被连接到上层车辆运动控制系统的电机控制单元，控制电路系统被配置为通过向电机控制单元发射信号来控制电机，信号表示指令，指令在由电机控制单元执行时使电机在制动功率状态未能满足预定规则集中的至少一个规则时将电功率馈送到涡电流车轮制动器。
25、根据示例实施方案，上层车辆运动控制系统可以被配置为独立于其他电机而控制多个电机中的每一个。
26、优点在于，上层车辆运动控制系统可以在需求的制动操作期间在各种电机和涡电流车轮制动器之间协调制动动作来获得期望的制动。
27、根据示例实施方案，多个涡电流车轮制动器中的每一个可以被电连接到所述多个电机中的每一个。
28、根据示例实施方案，上层车辆运动控制系统可以被配置为控制第一车轮的电机来将电功率馈送到第二车轮的涡电流车轮制动器。
29、据此，可以获得车辆的制动混合操作。例如，被连接到左前车轮的电机可以在制动期间产生电功率并将电功率馈送到左后车轮的涡电流车轮制动器。在这个示例中，在左侧的制动由左前车轮上的电机并由左后车轮上的涡电流车轮制动器执行。
30、根据第二方面，提供了一种控制车辆的制动操作的方法，所述车辆包括系统，其中所述系统包括：电机，所述电机被配置为在推进期间施加扭矩，以及在制动期间产生电功率，以及涡电流车轮制动器，所述涡电流车轮制动器被连接到车辆的车轮，所述涡电流车轮制动器被电连接到电机，其中所述方法包括：基于需求的制动操作来确定车辆的制动功率状态，将制动功率状态与预定规则集进行比较，控制电机来产生电功率，以及当制动功率状态未能满足预定规则集中的至少一个规则时，控制电机来将在需求的制动操作期间产生的电功率馈送到涡电流车轮制动器。
31、第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面描述的那些效果和特征。因此，关于第一方面描述的特征同样地适用于第二方面。
32、根据第三方面，提供了一种车辆，所述车辆包括根据上文关于第一方面描述的实施方案中的任一个的系统。
33、根据第四方面，提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码构件，所述程序代码构件用于在程序在计算机上运行时执行第二方面的步骤。
34、根据第五方面，提供了一种携载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机可读介质包括程序构件，所述程序构件用于在所述程序构件在计算机上运行时执行第二方面的步骤。
35、第三方面、第四方面和第五方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面描述的那些效果和特征。
36、当研究所附权利要求和以下描述时，另外的特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员将认识到，在不背离本公开的范围的情况下，可以组合不同的特征以创建不同于下文描述的那些实施方案的实施方案。
技术特征：
1.一种用于控制车辆的制动操作的系统，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述制动功率状态是可连接到所述涡电流车轮制动器的所述车轮的制动功率需求水平，并且其中当由所述电机产生以用于所述需求的制动操作的制动功率低于所述制动功率需求水平时，所述制动功率需求水平未能满足所述至少一个规则。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其中所述电机可连接到所述车辆的能量存储系统，所述制动功率状态是所述能量存储系统的电功率吸收能力，其中当由所述电机在所述制动操作期间产生的电功率的水平高于所述能量存储系统的所述电功率吸收能力时，所述电功率吸收能力未能满足所述至少一个规则。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制电路系统被配置为基于所述能量存储系统的当前荷电状态(soc)来确定所述电功率吸收能力。
5.根据权利要求3至4中任一项所述的系统，其中所述控制电路系统被配置为基于所述能量存储系统的当前温度水平来确定所述电功率吸收能力。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的系统，其中所述涡电流车轮制动器可电连接到所述能量存储系统。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述电机被配置为向所述车辆的单个车轮施加扭矩。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述涡电流车轮制动器包括可操作性地连接到所述车轮的轮轴的导电板和被布置成相对于所述导电板静止的电磁体。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述涡电流车轮制动器包括多个导电板。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制电路系统还被配置为：
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制电路系统还被配置为：
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制单元形成上层车辆运动控制系统的部分，并且其中所述电机包括被连接到所述上层车辆运动控制系统的电机控制单元，所述控制电路系统被配置为通过向所述电机控制单元发射信号来控制所述电机，所述信号表示指令，所述指令在由所述电机控制单元执行时使所述电机在所述制动功率状态未能满足所述预定规则集中的至少一个规则时将电功率馈送到所述涡电流车轮制动器。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述上层车辆运动控制系统被配置为独立于其他电机而控制多个电机中的每一个。
14.根据权利要求13所述的系统，其中多个涡电流车轮制动器中的每一个被电连接到所述多个电机中的每一个。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述上层车辆运动控制系统被配置为控制第一车轮的电机来将电功率馈送到第二车轮的涡电流车轮制动器。
16.一种控制车辆的制动操作的方法，所述车辆包括系统，其中所述系统包括：
17.一种车辆，包括根据权利要求1至15中任一项所述的系统。
18.一种计算机程序，包括程序代码构件，所述程序代码构件用于在程序在计算机上运行时执行如权利要求16所述的步骤。
19.一种携载计算机程序的计算机可读介质，包括程序构件，所述程序构件用于在所述程序构件在计算机上运行时执行如权利要求16所述的步骤。
技术总结
本发明涉及一种用于控制车辆(100)的制动操作的系统，所述系统包括：电机(101’)，所述电机被配置为在推进期间施加扭矩，以及在制动期间产生电功率；涡电流车轮制动器(210)，所述涡电流车轮制动器可连接到所述车辆(100)的车轮(160)，所述涡电流车轮制动器(210)被电连接到所述电机(101’)；以及控制单元(130)，所述控制单元包括控制电路系统，所述控制单元被配置为：接收指示所述车辆的需求的制动操作的信号，基于所述需求的制动操作来确定所述车辆的制动功率状态，将所述制动功率状态与预定规则集进行比较，控制所述电机(101’)来产生电功率，以及当所述制动功率状态未能满足所述预定规则集中的至少一个规则时，控制所述电机(101’)来将在所述需求的制动操作期间产生的电功率馈送到所述涡电流车轮制动器(210)。
技术研发人员：哈米德·于尔,里奥·莱恩,乌尔夫·斯滕布拉特
受保护的技术使用者：沃尔沃卡车集团
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23