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用于控制车辆的系统和方法与流程

用于控制车辆的系统和方法
1.分案申请说明
2.本技术是基于申请号为201780081786.6，申请日为2017年11月1日，发明名称为“用于控制车辆的系统和方法”的中国专利发明申请的分案申请。
技术领域
3.文中描述的本发明主题的实施方式涉及车辆控制。其他实施方式涉及控制车辆以防止后溜。

背景技术：

4.诸如用于采矿和从地下矿井中搬运重载荷的非公路采矿车辆“ohv”和装载-运输-卸载车辆“lhd”的车辆是众所周知的。lhd和其他的车辆通常有柴油和电动两个版本市售，并且经常使用电动轮以高能效的方式来推进或减速车辆。该效率通常是通过使用大马力柴油发动机结合交流发电机、主牵引逆变器和安装在车辆的轮胎内的轮驱动组件实现的。柴油发动机与交流发电机直接关联，使得柴油发动机驱动交流发电机。交流发电机给主牵引逆变器提供电力，主牵引逆变器将具有受控电压和频率的电能提供给轮驱动组件的电驱动马达。每个轮驱动组件都安装有行星齿轮传动装置，该装置将相关驱动马达的旋转能量转换为提供给车轮的高转矩低速旋转能量输出。
5.除了给主牵引逆变器提供电力从而给电驱动马达提供电力以推进车辆外，交流发电机还给诸如用于颠簸运动(bucket movement)以及用于行车制动和停车制动的应用的各种辅助车辆系统使用的液压泵和液压马达提供电力。
6.由于这些车辆的重量、所承载的载荷以及这些车辆使用的环境，在坡度(grade)上操作这些车辆可能会面临一些挑战，尤其是对缺乏经验的操作者来说。因此，可能需要提供一种不同于现有的系统和方法的用于控制车辆的系统和方法。

技术实现要素：

7.在一实施方式中，提供了一种用于控制车辆的方法。该方法包括以下步骤：当沿着选定的行驶方向在坡度上行驶时，控制车辆的至少一个牵引马达提供车辆的受控减速，且当车辆沿着选定的行驶方向正在移动时自动地应用车辆的行车制动器。
8.在另一实施方式中，提供一种系统。该系统包括：控制单元，配置为电连接到车辆的驱动系统，驱动系统包括至少一个用于将发动力提供给车辆的牵引马达；和与车辆的至少一个车轮关联的行车制动器。没有在选定的行驶方向上提供发动力的命令时，控制单元配置为当车辆在选定的行驶方向上移动时自动地应用行车制动器以防止车辆后溜。
9.在一实施方式中，提供一种用于控制车辆的方法。方法包括以下步骤：确定车辆的选定的行驶方向，监控车辆的马达的运转方向，监控马达的速度，且当检测到后溜状态时自动地应用车辆的行车制动器以防止车辆后溜。
10.在另一实施方式中，提供一种系统。该系统包括：控制单元，配置为电连接到车辆
的驱动系统，驱动系统包括至少一个用于将发动力提供给车辆的牵引马达；和与车辆的至少一个车轮关联的行车制动器。控制单元配置为当检测到后溜状态时自动地应用行车制动器以防止车辆后溜。
11.在又一实施方式中，提供一种车辆。车辆包括驱动系统，包括牵引马达，以驱动方式连接到车辆的车轮，马达配置为提供发动力以在运行的推进模式下沿选定的行驶方向推进车辆；控制器，电连接到驱动系统；和摩擦制动器，与车辆的至少一个车轮关联。控制器配置为当检测到后溜状态时自动地接合摩擦制动器以防止车辆后溜。
12.在一实施方式中，用于车辆的控制系统控制(例如，制动控制系统)包括与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，和驱动系统控制单元，驱动系统控制单元配置为控制所述电驱动系统以将电发动力选择性地提供给至少第一组车轮，以推进所述车辆并电减速来减慢车辆。所述系统还包括：摩擦制动系统，与所述车辆的所述第一组车轮或第二组车轮的至少一者关联；和摩擦制动器控制单元，配置为控制所述摩擦制动系统以用于对所述第一组车轮或所述第二组车轮中的至少一者应用摩擦制动。所述驱动系统控制单元还配置为与摩擦制动器控制单元通信，以在车辆停止和启动期间控制摩擦制动应用的量。例如，驱动系统控制单元可配置为与摩擦制动器控制单元通信，以在车辆在其所在的倾斜坡度上停止和启动期间至少部分自动地控制摩擦制动应用的量。
13.在另一实施方式中，控制车辆的方法包括，在车辆的驱动系统控制单元处，控制与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，以将电发动力选择性地提供给至少第一组车轮，以推进车辆并电减速来减慢车辆。方法还包括确定所述车辆从停止到沿着倾斜坡度向上移动所需的转矩水平，及响应于来自操作者控制的用于使车辆沿着坡度向上移动的输入，与车辆的摩擦制动器控制单元通信，以去除将车辆保持停止的摩擦制动应用，且同时根据所确定的转矩水平控制车辆的电驱动系统提供电发动力，以用于使车辆从停止到沿着坡度向上移动，而没有明显的车辆后溜。
14.在另一实施方式中，控制车辆的方法包括，在车辆的驱动系统控制单元处，控制与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，以将电发动力选择性地提供给至少第一组车轮，以推进车辆并电减速来减慢车辆。方法还包括确定将车辆保持在所述车辆所在的倾斜坡度上所需的力，及与车辆的摩擦制动器控制单元通信，以根据所确定的使车辆保持在倾斜坡度上的力减少或增加应用到车辆的第一组车轮或第二组车轮的至少一个的摩擦制动应用的量。
15.在一实施方式中，车辆控制系统包括控制器，配置为确定车辆减速的非零上限。控制器配置为确定非零上限，以防止车辆沿当前车辆向上行驶的坡度后溜。通过控制器基于由车辆承载的载荷、车辆的速度和车辆当前行驶路线的坡度确定减速的非零上限。控制器配置为监控车辆的减速并通过控制车辆的制动器和/或马达自动地防止车辆的减速超过非零上限。控制器还配置为当车辆当前以非零速度沿着坡度向上移动时启动制动器和/或将电流供应给车辆的马达以防止车辆后溜。
16.在一实施方式中，方法包括确定车辆的减速的非零上限，以防止车辆沿当前所述车辆向上行驶的坡度后溜。基于由车辆承载的载荷、车辆的速度和车辆当前行驶路线的坡度确定减速的非零上限。方法包括监控车辆的减速并通过控制车辆的制动器和/或马达自动地防止车辆的减速超过非零上限。在车辆沿坡度以非零速度向上移动时，通过启动制动
器和/或将电流供应给车辆的马达防止车辆的减速超过非零上限，以防止车辆后溜。
17.在一实施方式中，车辆控制系统包括控制器，配置为确定车辆的选定的行驶方向、车辆的马达的运转方向和马达的运转速度。控制器配置为响应于车辆的马达的运转方向与车辆的选定的行驶方向不同识别车辆的后溜状态。控制器还配置为响应于后溜状态被识别和马达的运转速度超过指定的非零速度阈值通过自动地启动车辆的制动器来自动地减慢或停止车辆的移动。
18.在一实施方式中，车辆控制系统包括控制器，配置为确定车辆速度的下限。控制器配置为确定下限，以防止车辆沿当前所述车辆向上行驶的坡度后溜。通过控制器基于由车辆承载的载荷和车辆当前行驶路线的坡度确定下限。控制器配置为监控车辆的速度和通过启动车辆的制动器来自动地防止车辆速度跌到下限以下。控制器配置为基于车辆的速度且不依赖车辆的加速度来启动制动器。控制器还配置为在车辆沿着坡度以非零速度向上移动时启动车辆的制动器以防止车辆后溜。
19.在一实施方式中，方法包括：在接合车辆的制动器时接收表示操作者要求增加车辆的油门设置的油门命令，响应于接收到油门命令增加通过车辆的一个或多个马达产生的转矩，并响应于通过一个或多个马达产生的转矩达到最大可用转矩、通过一个或多个马达产生的转矩达到目标释放加速度或预定的非零持续时间到期中的一个或多个释放车辆的制动器。
20.在一实施方式中，方法包括当车辆在路线的坡度上处于停止状态时确定车辆的制动器是否已释放，响应于确定已释放制动器，允许车辆向后溜下坡度不大于指定的非零阈值距离和/或使用通过车辆的一个或多个马达产生的转矩快速加速车辆，并在允许车辆向后溜下坡度和/或快速加速车辆中后通过调整由一个或多个马达产生的转矩使车辆向沿坡度向上的移动平稳过渡。
21.在一实施方式中，方法包括(当在坡度上处于静止位置的车辆的一个或多个制动器接合时)在消隐间隔期间反复确定是否接收到释放一个或多个制动器的操作者输入，响应于在消隐间隔期间没有接收到释放一个或多个制动器的操作者输入释放车辆的一个或多个制动器，及使用车辆的一个或多个马达自动地产生转矩以沿着坡度向上推进车辆。
附图说明
22.现在简要参考附图，其中：
23.图1是根据本发明主题的实施方式的配备有用于防止车辆后溜的系统的装载-运输-卸载车辆的侧视图；
24.图2是根据本发明主题的一实施方式的配备有用于防止车辆后溜的系统的另一车辆的立体图；
25.图3是根据本发明主题的一实施方式的驱动系统和用于防止车辆后溜的系统的示意图；
26.图4是示出了根据本发明主题的一实施方式的用于防止车辆后溜的控制程序的图；
27.图5是示出了根据本发明主题的另一实施方式的用于防止车辆后溜的控制程序的图；
28.图6是示出了根据本发明主题的另一实施方式的用于防止车辆后溜的控制程序的图；
29.图7是示出了根据本发明主题的另一实施方式的用于防止车辆后溜的控制程序的图；
30.图8是示出了根据本发明主题的又一实施方式的用于防止车辆后溜的控制程序的图；
31.图9是示出了根据本发明主题的一实施方式的用于防止车辆后溜的控制程序的图；
32.图10是示出了根据本发明主题的一实施方式的用于防止车辆后溜的系统的操作的曲线图；
33.图11是根据一实施方式的电驱动和减速系统的示意图；
34.图12是示出了根据一实施方式的包括液压摩擦制动器和电减速器的控制系统的框图；
35.图13示出了用于控制车辆在坡度上从停止位置移动的方法的一实施方式的流程图；和
36.图14示出了当车辆的操作者没有提供输入时用于自动地控制车辆在坡度上移动的方法的一实施方式的流程图。
具体实施方式
37.下面将详细参考本发明主题的示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。只要有可能，在全部附图中使用的相同参考标号指代相同或相似部件。虽然参照在地下采矿行业中使用的具有柴油发动机的装载-运输-卸载车辆描述了本发明主题的示例性实施方式，但本发明主题的实施方式也通常适用于与内燃发动机和使用这样的发动机的车辆一起使用。例如，车辆可以是非公路车辆，设计成执行与特定行业相关的操作，例如采矿、建筑、农业等，并且可包括拖运卡车、起重机、推土机、采矿机、农业设备、拖拉机、材料处理设备、推土设备等。可选地或此外，车辆可以是道路车辆，例如牵引式挂车、道路自卸卡车等。而且，本发明主题的其他实施方式适用于纯电动车辆和机械设备，例如电池供电车辆。如文中使用的，“电通信”或“电连接”指某些部件配置为经由直接或间接的电连接通过直接或间接发信号而彼此通信。如文中还使用的，“零速度”指当车辆停止/静止时的状态。“接近零”的速度表示非常接近停止(例如，在一实施方式中，行驶不超过5mph/8kph，或在另一实施方式中，行驶不超过1mph/1.6kph)。
38.本发明主题的实施方式涉及用于控制车辆的控制系统(和相关方法)，该控制系统(和相关方法)防止车辆在坡上后溜。“坡度”指具有大于或小于零度的倾角的非水平面。“行车制动”指机械摩擦制动，例如，通常为制动闸片被空气/气动或液压系统驱动以接合连接到车轮或轮轴的转子或盘体且通常与推进系统分离的类型。
39.图1示出了可以加入本发明主题的控制系统的装载-运输-卸载车辆10。lhd车辆包括前底盘12，其通过铰接接头16连接到后底盘14。车辆10还包括在其前部的铲斗18，以用于推动表土和/或用于移动表土和/所开采的材料。通过液压升降组件(未示出)可操作铲斗118。车辆10的后部设置有舱室20，在舱室内容纳有用于将动力提供给车辆10的柴油发动机
(在柴油发动机驱动的车辆的情况下)或电池(在电动车辆的情况下)及其附件。
40.参考图2，车辆可以是拖运卡车30。拖运卡车30是专门设计用于高产量采矿和重型建筑环境的自卸卡车。拖运卡车的驱动系统包括驱动轮32，其连接到将发动力提供给拖运卡车的柴油-电动力/牵引系统。(拖运卡车和地下采矿车辆是车辆的一般示例，尽管在实施方式中，本发明主题的系统和/或方法是在拖运卡车或地下采矿车辆上具体实施的。)
41.图3示意地示出了用于诸如lhd车辆10或拖运卡车30的电驱动机械的驱动系统100的实例。驱动系统100包括诸如发动机102(例如，柴油发动机、汽油发动机、多燃料发动机等)的主动力源和机械连接到发动机102并由发动机102驱动的牵引交流发电机/发电机104。如图3中所示，牵引交流发电机104电连接到牵引母线(traction bus)106。交流发电机104配置为将ac电力提供给一个或多个整流器108，整流器通过牵引母线106电连接到一个或多个电力转换器，例如，第一和第二逆变器110、112。逆变器110、112连接到一个或多个马达，例如与诸如车辆10的后车轮(包括第一后车轮118和第二后车轮120)的车辆的第一车轮和第二车轮分别关联的第一牵引马达114和第二牵引马达116。可选地，车辆可具有单个马达或两个以上马达。虽然在图3中示出了两个逆变器和两个马达，但文中描述的本发明主题的一个或多个实施方式可在车辆上的单个逆变器和单个马达或两个以上的逆变器和两个以上的马达使用。整流器108配置为将从交流发电机104接收的ac电力转换为dc输出，然后dc输出经过牵引母线106供应给逆变器110、112。逆变器110、112配置为将三相变频ac电力提供给与车辆10的第一车轮118和第二车轮120(通常是车辆的后车轮)关联的第一牵引马达114和第二牵引马达116。
42.如在图3中还示出，在一实施方式中，启动马达122可与发动机102关联，以用于使发动机102旋转，以便开始运行，正如在本领域中已知的。另外，车辆可包括电池124，例如24v电池，其通过第三绕组126和励磁绕组128电连接到交流发电机104。电池124配置为充当交流发电机磁场静态励磁机(alternator field static excitor)，以开始车辆10的电驱动系统100的运行。
43.牵引马达114、116提供牵引动力以使车辆移动，并且可以是ac或dc电动马达。当使用dc牵引马达时，通常整流交流发电机的输出以提供适当的dc电力。当使用ac牵引马达时，交流发电机输出通常被整流为dc并且此后在被提供给牵引马达114、116前逆变为三相ac。在运行的推进模式期间，动力可以从发动机102转移到牵引马达114、116，并且从而转移到车辆10的车轮118、120以实现移动。
44.除了提供发动力，牵引马达114、116还可提供制动力或制动作用力，以用于控制部署有驱动系统100的车辆10的速度。这通常被称为动态制动。在运行的动态制动模式期间，例如当车辆的运动受到阻滞时，电力可通过驱动轮的机械旋转产生并被导向减速格栅130。特别地，车辆10的动能可在驱动轮118、120处被转换为旋转动力。驱动轮的旋转还可使马达114、116旋转，以便产生电力，例如，以ac电力的形式。逆变器110、112可用作桥(bridge)，以将马达114、116提供的电力转换为dc电力。通过马达114、116产生的dc电力的损耗可在驱动轮118、120处产生反方向旋转转矩，以使车辆10减速。这样的损耗可通过使由逆变器110、112提供的所生成的电流穿过诸如动态制动格栅130或减速格栅的电阻来完成，如所示。
45.如图3中进一步所示，驱动系统100还包括通过发动机102驱动的发动机散热器风扇132，以给发动机102提供冷却。系统100还可包括机械连接到交流发电机104的一个或多
个控制和马达冷却风扇134。冷却风扇134配置为给牵引驱动系统的所有部件提供冷却，例如逆变器110、112，牵引马达114、116等。
46.交流发电机104还可连接到液压泵136，液压泵提供液压力以供车辆的附件或其他部件使用。例如，液压泵136可配置为提供液压力以供铲斗臂18和/或制动设备使用，例如与车辆10的一个或多个车轮关联(例如在图3中示出为与车轮118、120关联)的一个或多个液压行车制动器138、140。虽然在图3中示出了两个制动器，可选地，车辆可包括单个制动器或两个以上的制动器。液压行车制动器138、140可运行以给车辆10的车轮118、120提供摩擦制动力或制动作用力来使车辆停止或减速，并且当在运行的动态制动模式下运行时可用来补充或代替牵引马达114、116提供的制动作用力。在一实施方式中，液压行车制动器138、140流体连接到液压泵136且包括一个或多个电液比例阀144，可通过控制器控制电液比例阀的位置，如在下文中所论述，以控制通过制动器138、140提供的制动作用力的量。还可以利用其他类型的阀。
47.虽然文中描述的车辆10公开为包括呈液压行车制动器形式的制动设备，车辆上还可利用其他类型的行车制动器，而不偏离本发明主题的更广泛方面。例如，行车制动器可以是本领域内已知的任何类型的摩擦制动器，摩擦制动器利用接触(例如，夹紧或压住)车辆车轮的旋转或移动部件的磨损面以通过摩擦使车轮的旋转减慢或停止而使车辆减慢或停止。迫使摩擦制动器的磨损面抵靠车轮的部分(例如盘体、鼓体等)可以以机械方式、液压方式、气动方式或电磁方式实现。如文中所使用，“行车制动器”可包括车辆停车制动器和/或车轮制动锁。可选地，所应用的制动器可以是接合以在(例如，相对于选定的或以前的行驶方向)向后方向上不旋转的一个或多个牵引马达。
48.不考虑使用的行车制动器的特定类型，可由车辆的操作者手动部署或启动制动设备138、140，诸如，例如通过在驾驶室内踩制动踏板或通过按下用户界面上的按钮，然而还可利用能够使制动器与旋转车轮部件开始摩擦接触的其它工具。在一实施方式中，还可通过车辆的控制器或控制单元自动控制行车制动器138、140的应用。特别地，如在图3中进一步所示，驱动系统100及其包括制动设备138、140在内的各种部件可电连接(或以其他方式通信连接)至控制器142并且通过控制器142控制。控制器142可表示硬件电路，硬件电路包括和/或连接一个或多个处理器(例如，一个或多个微处理器、现场可编程门阵列和/或集成电路)。特别地，控制器142配置为控制牵引马达系统100及其各种部件，并控制供应给牵引马达系统及来自牵引马达系统的电力。
49.如在下文中所论述，控制器142还可操作以在处于坡度上时通过行车制动器138、140和驱动系统100的协调控制来自动地防止车辆后溜。特别地，控制单元或控制器142配置为自动地应用行车制动器138、140和/或控制车轮马达114、116的转矩输出，以在各种运行条件期间将车辆10以零速度或接近零速度保持在坡度上，而没有来自车辆的操作者的输入，以便防止无意的后溜。如文中所使用，“自动地”指没有来自车辆的操作者的输入或介入。如文中所使用，“后溜状态”指在没有制动或者车辆的加速踏板未踩下时可能的车辆在与选定或期望的行驶方向相反或不同的方向上移动的状态或情形。
50.例如，当车辆正在坡度上行驶且操作者希望使车辆停止时，后溜状态是可能的。随着操作者或控制系统释放车辆的加速输入装置，例如加速踏板(或以其他方式手动或自动停止在行驶方向上的加速)，由于车辆正在坡度上行驶，车辆将很快减速，且车辆将接近零
速度。另外，由于路线中的坡度，即使操作者继续启动加速输入装置(例如，踩下踏板)，车辆可能减速。当到达零速度阈值时，在缺少行车制动器或停车制动器的应用的情况下，车辆可能会后溜。为了防止这种向后运动，可以自动地启动一个或多个制动器和/或可以自动地运行一个或多个马达以在相反方向上产生转矩。这导致车辆维持在路线上的位置(例如，不向后溜)或车辆以受控速度略微向后移动。
51.使用一个或多个传感器300可确定车辆在一个或多个方向上的移动。这些传感器300可包括全球定位系统接收器、反射传感器、断续传感器、光学编码器、可变磁阻传感器、韦根传感器、霍尔效应传感器等。控制器142可根据传感器300的输出确定车辆10的行驶方向。
52.图4示出了用于防止车辆后溜的方法400的一实施方式的流程图。流程图可表示在通过控制器142执行的控制程序的指导下执行的操作，以用于在操作者希望使车辆在坡度上停止时防止车辆后溜。如其中所示，当操作者在410处释放加速踏板时，在412处控制器142配置为基于载荷、车速和/或估计坡度确定目标最大减速，且在414处配置为根据需要控制转矩，以维持车辆减速到小于最大减速率并使车辆减慢。
53.基于由操作者、货单、传感器(例如天平，载荷位于该天平上)等提供给控制器142的输入可确定载荷重量。通过诸如全球定位系统接收器、转速计等的传感器300中的一个或多个可确定车速。由操作者提供的输入或参考包括路线的不同位置处的坡度的数据库可以确定估计坡度。可选地，传感器300中的一个或多个可包括能输出显示路线的坡度或估计坡度的数据的倾斜计、加速度计等。目标最大减速(或减速上限)在与选定的或者以前的行驶方向相反的方向上对于较重载荷可减小(或对于较轻载荷可增大)，对于较慢车速可减小(或对于较快车速可增大)和/或对于较小的坡度(例如较平的坡度)可减小或对于较陡的坡度(例如更加倾斜的坡度)可增加。
54.驱动系统100用来提供车辆的受控的降速/减慢(而不是仅让重力来控制)。例如，可(例如自动地)控制通过驱动系统100的马达产生的转矩以达到车辆的目标减速，且使车辆的速度降低到非常低但非零的速度。车辆和车辆的马达可在选定的行驶方向上继续运行。即，车辆可能不会开始向后溜下坡或停止移动至零速度。如在416处所示，在一实施方式中，然后操作者可以在零速度或在非常低的近于零(但正)的速度下手动应用行车制动器138、140。这可允许驱动系统100防止车辆后溜而不应用任何车辆的制动器。例如，由通过车辆的马达施加的在选定行驶方向上(例如上坡)不推进车辆但还能防止车辆向后溜下坡的转矩可防止车辆后溜下坡。
55.如图4中进一步所示，在一实施方式中，控制器142可配置为：当车辆在受控减速下接近零速度但仍在选定的/期望的行驶方向上移动时，自动地应用行车制动器138、140。特别地，控制器142在418处确定是否存在(例如通过操作者输入的)制动踏板输入/减速命令、或者加速踏板反馈是否超过阈值。如果减速/制动存在(on)或加速踏板反馈超过阈值且车速小于阈值速度(即当车辆接近零速度时)，则控制器142在420处应用行车制动器138、140，而不管是受控减速还是异常零转矩减速。然而，如果没有接收到/检测到加速踏板或制动器反馈，且车速小于阈值速度(即当车辆接近零速度时)，则控制器142在422处，自动地基于制动延迟时间(即，接合制动器并减速/停止车辆所花费的时间)和车辆减速以所得知的在零速度或接近零速度(但为正速度)的速度阈值应用行车制动器138、140。
56.进一步地，在424处，如果在预定的时间已经过去后没有接收到加速踏板或制动器输入(例如通过操作者执行的制动器的手动接合)，则然后将制动器138、140释放。在任一实施方式中，可基于制动延迟时间(即，接合制动器并减速/停止车辆所花费的时间)和车辆减速以所得知的在零速度或接近零速度(但为正速度)的速度阈值自动地应用制动器。例如，控制器142可配置为当以较快速率减速时较早和当以较低速率减速时较晚应用制动器。因此，文中描述的发明提供一种用于在使车辆停止在坡度上时防止车辆后溜的方法，且提供从车辆移动到停止的平稳过渡。
57.车辆后溜可能发生的另一种情况是在坡度上启动车辆。当车辆停止在坡度上时，通常驱动系统保持制动器。一旦停止车辆，制动器就已采用，或者制动器在减速期间自动地应用，如上所述。图5示出了用于在坡度上开始移动时防止车辆后溜的方法500的一实施方式的流程图。流程图可表示通过控制器142执行或实施的用于在坡度上启动车辆时防止车辆后溜的操作。如在510处所示，首先，车辆停止且驱动系统(通过牵引马达的阻滞动作或者通过行车制动器(例如，停车制动器)的应用)将车辆保持在静止位置。在一实施方式中，在512处，操作者施加制动/阻滞作用力以维持车辆位置，并踩下加速踏板增大转矩来开始移动。例如，操作者可选择行驶方向(例如，通过将输入经由一个或多个输入设备提供给控制系统)和施加油门以命令车辆运动。当在牵引马达处可用的转矩超过足以防止后溜的阈值(即平衡转矩)时，在514处释放制动器且允许车辆在选定的行驶方向上移动。否则，通过控制器142在516处继续保持制动器，直到转矩超过阈值。在一实施方式中，可根据估计坡度选择转矩阈值。
58.如在图5中进一步所示，某些故障状况可能需要采取其他措施。例如，驱动系统转矩控制和驱动系统制动控制可能不是能使用的或可用的。如果存在这种故障状况，控制器142配置为在518处释放制动器138、140以提示操作者行动。在520处，如果故障状况解除，则控制器142照常控制驱动系统100响应操作者/踏板输入。在另一实施方式中，驱动系统制动控制可能是可用的且起作用，但驱动系统转矩控制可能不是。在这种情况下，在522处，控制器142配置为在这种故障状况期间保持制动器138、140。如果故障解除，则控制程序进行至初始状态510。然而，如果在预定时间后故障没有解除，控制器142在524处在故障仍存在时释放制动器138、140，以提示操作者采取措施(例如，应用行车制动器、按下超控开关、控制移动等)。
59.仍进一步参考图5，在一实施方式中，在526处，操作者可以不应用任何制动或加速输入/油门命令或操作者可释放制动器(或去除命令的减速作用力)。在这种情况下，在528处，控制器142等待踏板输入(例如，减速/制动器/油门反馈)预定时间。如果在预定时间/窗口内接收到踏板输入，则控制程序进行至步骤512。然而，如果在该窗口内没有接收到踏板输入，在530处，控制器142控制驱动系统100释放制动器138、140，和/或去除任何减速作用力。在这种情况下，在控制器142控制下，驱动系统100在532处施加转矩以允许非常低的正的或负的速度，或允许加速到预定速度限制。即，驱动系统100用于在重力方向上允许非常低的速度(即，限制溜动速度并提示操作者采取一些措施)。在534处，非常低的正的或负的速度持续，直到操作者命令加速转矩或操作者使用制动器/减速踏板停止车辆。
60.现在转到图6，示出了用于在后溜状态期间控制车辆的方法600的一实施方式的流程图。流程图可表示在后溜状态期间通过控制器142执行或实施的操作。后溜状态可能发
生，例如，由于驱动系统故障(例如没有推进的故障)，如果操作者改变选定的行驶方向，或如果车辆减速太快，越过零速度且在能够应用制动器前开始沿着相反方向滚动。如图6中所示，610表示存在后溜状态。在一实施方式中，如果车辆的速度超过存储在存储器中的阈值速度(即，表示后溜的负速度)且在与选定的行驶方向相反的方向上检测到车辆移动，控制器142配置为自动地控制牵引马达114、116提供减速作用力来使车辆减慢，如在612处所示。使用在图3中所示的一个或多个传感器300可确定在一个或多个方向上的车辆移动。在一实施方式中，阈值速度可以是大约6mph。在一实施方式中，控制器142配置为控制驱动系统100以使车速保持在大约3mph。
61.如在图6中还示出，如果车辆的速度超过存储在存储器中的阈值速度(即，表示后溜的负速度)且选择器处于空档状态，控制器142配置为自动地控制牵引马达114、116提供减速作用力来使车辆减慢，如在614处所示。在一实施方式中，阈值速度可以是大约5mph。在一实施方式中，控制器142配置为控制驱动系统100使车速保持在大约3mph。
62.在一实施方式中，如果车辆的速度不超过阈值速度但仍然正在经历后溜状态，在616处，控制器142可自动地应用制动器138、140。这个可发生，例如，如果车辆在负速度状态下被停止。可替代地，在616处，可自动地应用或者以其他方式启动制动器，以响应车辆的速度没有超过阈值速度(也称为速度上限)而没有后溜状态发生或没有检测到后溜状态。例如，如果车辆在坡度上几乎是平衡的且在预期的或选定的行驶方向上具有非常低的加速度(例如，趋近零速度)，可以在不超过速度上限(例如，马达每分钟30转)的某个非常低的速度时应用制动器，不考虑加速度是否是或者接近零。这可导致应用制动器而车辆没有向后溜下坡或没有检测到车辆向后溜下坡(例如，后溜状态)。如在618处所示，然后控制器142可自动地释放制动器并控制牵引马达114、116提供转矩来允许在固定的时间后慢速爬行。在一实施方式中，如果在后溜状态期间设置了制动器，可以要求操作者在车辆移动前应用并释放制动器。
63.图7示出了用于控制车辆移动的方法700的一实施方式的流程图。流程图可以表示通过驱动系统100或控制器142执行或实施的操作。在一实施方式中，驱动系统100可由车辆停止在坡度上且驱动系统正在保持制动器的初始状态控制。方法700以操作者通过应用至少50％的油门来命令运动的运动命令710开始。为了响应运动命令710，驱动系统100增加转矩至命令转矩或增大到最大转矩(而不是仅将车辆在坡度上保持静止的平衡转矩)。例如，控制器142可(例如基于操作者选定的油门设置)确定转矩阈值，即达到期望加速度所需的转矩的量。该转矩阈值可基于车辆的重量、车辆所承载的载荷的重量、车辆所停的坡度等。然后，驱动系统100可将通过车辆的马达产生的转矩增加到由操作者指示的转矩或到马达能够产生的最大转矩。在一实施方式中，如在712处所示，控制器142可控制系统100提供最大量的可用转矩，并在最大转矩(而不是对于期望速度的阈值转矩)处自动地释放制动器。在另一实施方式中，控制器142可在应用加速踏板后将制动器保持预定(例如，非零)时间，且然后释放制动器。在该实施方式中，控制器142在释放制动器前使用时间延迟。在另一实施方式中，控制器142可提示操作者释放制动器，如在716处所示。特别地，控制器142可例如通过音频警报或视觉显示指示操作者阈值转矩是可用的且系统准备好将制动器释放。在又一实施方式中，操作者可接管制动功能的控制。例如，在718处，控制器142可要求操作者应用行车制动器138、140，之后，在踩下加速踏板后自动地释放制动器。然后，可施加平衡转矩
以保持零或略微正的速度，且通过加速踏板可按照要求增加转矩。
64.图13示出了用于控制车辆从坡度上的停止位置移动的方法1300的一实施方式的流程图。通过控制器142和/或驱动系统100可执行或实施结合方法1300描述的操作。方法1300可提供用于在车辆处于坡度上时释放制动器后控制车辆加速的闭环过程。在1302处，车辆的一个或多个制动器接合以使车辆在坡度上保持原位。可根据文中描述的本发明主题的一个或多个实施方式使用或可根据另外的过程接合制动器。在1304处，确定制动器是否被释放。例如，控制器142可响应于接收到操作者输入而释放制动器。如果释放了制动器，则方法1300的流程可进行到1306。否则，方法1300的流程可返回1302。
65.在1306处，在释放制动器后并响应于释放制动器允许车辆沿坡度向下略微后溜和/或迅速加速。例如，控制器142可在指挥马达产生转矩以沿坡度向上推进车辆前允许驱动系统100使制动器脱离而不产生马达转矩或通过产生一些马达转矩以允许车辆沿坡度后溜较小量，例如沿着路线的长度小于一米(或另外距离)的指定阈值距离。如另一实例，控制器142可指挥驱动系统100使用马达迅速加速。控制器142可指挥驱动系统100比驱动系统100在其他情况下会加速(例如，当不是从停止位置沿坡度向上开始移动时)更快地加速到操作者选定的或自动地实施的油门位置。在1308处，快速调整通过驱动系统100的马达产生的转矩以便从停止的车辆位置平稳过渡到根据操作者选定的或自动地实施的油门位置移动。例如，可减小通过驱动系统100实施的急剧加速，而在仍使车辆从停止位置沿坡度向上移动时没有车辆颠簸或其他突然移动。
66.图14示出了用于在车辆的操作者没有提供输入时自动化控制车辆在坡度上的移动的方法1400的一实施方式的流程图。通过控制器142和/或驱动系统100可以执行或实施结合方法1400描述的操作。在1402处，车辆的一个或多个制动器接合以将车辆在坡度上保持原位。根据文中描述的本发明主题一个或多个实施方式或根据另一过程可接合制动器。在1404处，确定车辆的操作者是否在指定的消隐间隔内已提供输入。例如，控制器142可确定操作者是否已踩下制动踏板、启动按钮或其他行动以给控制器142提供输入来保持制动器处于接合状态。控制器142可以周期性地检查操作者输入，以确定操作者是否已提供输入来保持制动器处于接合状态，每个消隐间隔例如每五秒(或其他时间间隔)至少一次。如果操作者已提供输入来保持制动器处于接合状态中，则方法1400的流程可返回1402。否则，如果操作者在消隐间隔内没有提供输入，则方法1400的流程可进行到1406。
67.在1406处，释放车辆的制动器。在1408处，产生马达转矩来以慢速爬行方式使车辆沿着坡度向上移动。例如，车辆的制动器脱离的同时(或此后不久)，控制器142可指挥驱动系统100的马达开始产生少量转矩来使车辆以慢速度(例如，小于五千米每小时)沿坡度向上移动。
68.在某些实施方式中，操作者和自动控制两者都可用于在选定的行驶方向上从停止到移动的过渡，而没有意想不到的后溜，如通过在图8中示出的方法800的流程图所示。例如，如上面结合图4所论述，在操作者释放加速踏板后，控制器142可确定目标最大减速并控制驱动系统根据需要提供转矩以限制最大减速率。这允许将车辆减速到非常低的速度并维持命令行驶方向，如在810处所示。然后操作者可以在零速度下应用行车制动器或停车制动器来将车辆维持在静止状态，如在812处所示。根据该静止状态，考虑了从静止状态向在选定的行驶方向上移动过渡时允许一定水平的操作者输入的各种控制策略。
69.第一控制策略820包括在822处操作者设置车轮锁和释放以前应用的行车或停车制动器，以使车辆在坡度上保持静止。如在824处所示，然后手动和自动控制两者都用于在检测到加速器反馈时使车辆从停止平稳过渡到选定的行驶方向。特别地，控制器142配置为当车轮锁处于打开状态(从步骤822处)且加速踏板反馈超过阈值时首先命令行车或停车制动器打开。然后可提示操作者解开车轮锁。一旦关闭车轮锁，控制器142配置为在满足可用转矩阈值时自动地释放行车或停车制动器，如在上述实施方式中所论述(即，当足够转矩可用于防止后溜时)。
70.第二控制策略830包括在操作者使用制动器使车辆到达零速度后，在832处，控制器142自动地应用行车制动器。如在上述实施方式中所论述，在834处，控制器142配置为在操作者应用加速踏板且可用转矩超过足以防止车辆后溜的阈值水平时自动地释放制动器。该控制允许车辆从静止状态过渡到在选定的行驶方向上平稳移动。
71.同样地，第三控制策略840包括在操作者使用制动器使车辆到达零速度后，在842处，控制器142自动地应用行车制动器。然后，操作者可保持制动器并应用加速踏板以使车辆在坡度上开始移动。结合这种情况，该控制器142配置为在可用转矩超过足以防止车辆后溜的阈值水平时自动地释放制动器，如在834处所示。在一实施方式中，随着施加平衡转矩可缓慢减少制动器压力。
72.在一实施方式中，当在坡度上启动车辆时，操作者(在手动启动模式下)或控制器142(在自动启动模式下)可利用能够可变化地应用的液压制动器或带有限流阀的液压制动器平衡制动器和转矩应用两者以防止后溜。随着增加转矩，可缓慢放松制动器，例如通过减少制动器压力。这样，制动器类似于离合器地运行，从而平衡转矩和制动器应用，以便防止车辆后溜并平稳过渡到正运动。在一实施方式中，制动器可以是具有关联的限流阀的液压制动器，限流阀能够通过控制器142控制，使得随着转矩增加可选择性地减少制动器压力。可调整转矩增加速率(ramp rate)以匹配已得知的制动器压力和制动器的转矩速率，来维持零速度。系统可配置为继续调整施加的转矩增加速率和制动器压力下降，直到完全释放制动器。在这两种情况下(即，可变施加的液压制动器或具有限流阀的液压制动器)，在完全释放制动器后，转矩的持续施加实现车辆的移动。如果检测到表示故障情况的过多的车辆移动(例如，加速太快)，可自动地应用制动器以使车辆运动停止。
73.除了当停止在坡度上时和当在坡度上启动时确保防止车辆后溜，本发明主题的系统和方法还允许对从向前运动过渡到反向运动的增加水平的控制，且反之亦然。例如，当关闭驱动系统逆变器时，操作者可在速度处通过将选择器改变到相反方向(例如向前到后退，或后退到向前)，而不是命令空档来要求方向改变。在这种情况下，控制器142配置为基于重力估计和车辆加速度确定是否进入减速。在一实施方式中，如果沿着大坡度向下行驶，控制器142控制驱动系统100提供受控减速到零速度。特别地，控制器142配置为如果车速超过阈值且在与要求方向相反的方向上行驶则在要求方向上拒绝给予驱动转矩。一旦利用受控减速将车速降低到阈值以下，然后控制器142配置为基于所接收的转矩命令、坡度上的转矩阈值和车速应用制动器，使得保持制动器直到在新选定的行驶方向上的可用转矩足以防止车辆后溜。
74.然而，如果车辆在相对平坦的表面上行驶，控制器142基于车速和加速度控制驱动系统转换到减速模式且将加速踏板反馈解释为减速命令。驱动系统100基于所接收的转矩
命令、坡度上的转矩阈值和车速利用行车制动器自动地使车辆停止，使得保持制动器，直到在新选定的行驶方向上的可用转矩足以防止车辆后溜。如果推进命令不足以防止后溜，则应用制动器并保持以防止后溜。如果推进命令足以防止后溜，则允许车辆过渡到以上述方式驱动。
75.可选地，文中描述的驱动系统100和附随方法可通过将直流施加到车辆的交流马达来防止车辆在坡度上后溜。控制器142可由以前确定量或基于载荷、坡度和/或车辆的(沿着坡度向上移动的)速度确定指定直流量。对于较重的载荷、更陡的坡度和/或更快的速度，控制器142可计算更大的直流量。对于较轻的载荷、较平的坡度和/或较慢的速度，控制器142可计算较小的直流量。
76.然后，将确定量的直流施加到或提供给驱动系统100的一个或多个交流马达114、116。在一实施方式中，施加到马达114、116的直流量是驱动系统100能够提供给马达114、116的最大直流量。可替代地，施加到马达114、116的直流量小于驱动系统100能够提供给马达114、116的最大直流量。该电流施加到马达114、116而没有接合或以其他方式启动车辆的制动器。提供给马达114、116的直流防止马达114、116在相反方向上移动(例如，以引起或允许车辆向后溜下坡度)。以这种方式，直流引起马达114、116作为制动器运转而没有应用车辆的任何制动器。可选地，还可应用车辆的一个或多个制动器以保持车辆的位置。
77.随着直流持续提供给马达114、116可释放应用的制动器(或以前应用的任何制动器)。例如，控制器142可启动或以其他方式控制开关，开关能够控制直流流动到马达114、116。在维持将直流施加到马达114、116的同时使车辆的制动器脱离，随着马达114、116过渡到防滑控制并产生能够抵消沿着坡度下拉车辆的重力的保持转矩，能够防止车辆后溜下坡度。
78.可选地，控制器142可在车辆将要停止在坡度上或后溜前将最大或100％的交流施加给马达114、116，并且然后在车辆达到完全停止前应用车辆的一个或多个制动器。例如，当车辆沿坡度向上移动时，控制器142可将提供给马达114、116的交流增加到驱动系统100能够提供给马达114、116(而没有使马达114、116损坏)的最大量，且然后在车辆达到完全停止时(例如，当车辆的速度是零时)应用车辆的制动器。
79.在另一实施方式中，当车辆沿着坡度向上行驶且将要停止时，控制器142可作为速度调整器运行。控制器142可在车辆减速且以低速(例如，不大于六千米每小时或另外的速度)正在行驶时控制马达114、116产生的转矩。控制器142能够以马达114、116的基本激励频率将电流提供给马达114、116，以控制马达114、116并使车辆停止在坡度上，而车辆没有后溜下坡度。
80.在另一实施方式中，本发明主题提供一种用于使用通过车辆的牵引马达提供的减速作用力来降低车辆的速度的系统和方法。例如，首先，车辆可正在期望的行驶方向上移动，且操作者可要求全部/最大减速作用力来使车辆停止。如果减速要求是通过杠杆或其他不需要操作者主动握住杠杆来实现车辆的减速的工具，则牵引马达使车辆减速到低的、接近零的速度并保持该低的速度。如果减速要求是通过回弹踏板或类似机构，则牵引马达使车辆减速到低的、接近零的速度，且然后利用行车制动器使车辆停止。在一实施方式中，然后操作者可使用行车制动器或停车制动器使车辆保持停止。在一实施方式中，在使用的情况下，操作者可通过持续踩下减速踏板来使车辆保持停止。在这种情况下，如果操作者然后
释放减速踏板，则控制器142配置为命令牵引马达维持停止状态(零速度)预定的时间量。如果车辆配备有超控开关，则在时延后，被踩下时加速踏板允许通过减速控制后溜速度。如果车辆没有超控开关，则允许车辆加速到相反的运动阈值。如果操作者应用加速踏板，零速度状态将继续保持，直到足够量的转矩可用来防止后溜，并使车辆在预期的行驶方向上移动，如上所述。
81.结合以上所述，在一实施方式中，车辆可包括超控开关，超控开关配置为将超控信号发送给控制器142，以使操作者能够禁用上述的设定控制程序。例如，在车辆运行期间的各个不同时刻，操作者可能希望接管车辆的全部控制，而不是使控制器142指示车辆加速、减速、停止和移动。特别地，操作者可能想能够在与选定的行驶方向相反的方向上滑行，例如当在缓坡上转弯时。在这种情况下，操作者可按下超控按钮或以其他方式能够启用超控以禁用上述的自动应用制动器的功能且允许向后滑行(coast-back)。在一实施方式中，控制器142仍可配置为自动地应用制动器或利用牵引马达，以使车辆减速或停止，如果由超控造成的向后滑行导致超速或超加速情况(即，速度或加速度超过安全阈值)。
82.在一实施方式中，本发明主题的系统还包括在驱动系统失效或故障的事件中自动地实施的冗余制动或通知功能。例如，当车辆处于坡度上时，如果驱动系统卡突然失效或断电，如果系统不应用制动器，则后溜将发生。在这种场景中，操作者可能不注意且可能认为制动器将根据上述的自动控制自动地应用以防止后溜。因此，系统可配备有冗余制动功能，该冗余制动功能在检测到驱动系统故障和车速超过阈值时在后溜状态之前或之后将被自动地实施。在一实施方式中，可应用制动器来控制减速到零速度。在一实施方式中，系统还可配置为输出听觉或视觉警告给操作者，以使操作者知悉文中描述的防后溜控制将不起作用。这为操作者提供驱动系统将不能够应用制动器且手动操作是必需的警报以防止后溜状态。这种保护措施确保操作者能够注意和使操作者警觉自动防后溜功能不可用。
83.在一实施方式中，本发明主题的控制系统，通过利用上述功能，配置为当车辆仍在预期的行驶方向上移动时提供车辆的受控减速和行车制动器的自动接合，以在停止时防止车辆后溜。即，根据跨越零速度前的车辆加速/减速应用行车制动。本发明主题的系统进一步配置为通过确定转矩阈值以达到预期加速度(而不是速度)或通过执行最大或预设目标转矩起动而不是阈值转矩起动在将车辆从停止在坡度上启动时防止后溜。由于文中提出的控制策略，使用本发明主题的控制系统的车辆对用户更加友好且需要较少技能来操作。另外，本发明主题的控制系统可通过修改控制软件更新现有车辆，而没有大量的硬件升级或修改。
84.在一实施方式中，提供一种用于控制车辆的方法。该方法包括以下步骤：当沿着选定的行驶方向在坡度上行驶时，控制车辆的至少一个牵引马达提供车辆的受控减速，且当车辆沿着选定的行驶方向移动时自动地应用车辆的行车制动器。
85.在另一实施方式中，提供一种系统。该系统包括：控制单元，配置为电连接到车辆的驱动系统，驱动系统包括至少一个用于将发动力提供给车辆的牵引马达和与车辆的至少一个车轮关联的行车制动器。缺少在选定的行驶方向上提供发动力的命令时，控制单元配置为当车辆在选定的行驶方向上移动时自动地应用行车制动器，以防止车辆后溜。
86.在一实施方式中，控制器142还可操作以在处于坡度上时或在推动表土堆时通过行车制动器138、140的自动应用来防止车辆后溜。当使用现有的lhd车辆10推动表土堆时，
例如，在操作者释放加速踏板后且在他/她能够手动接合行车制动器前，在铲斗臂18中的弹簧张力和车辆在表土堆中处于的斜度可能引起车辆不经意地后溜几英尺。然而，根据文中描述的本发明主题的实施方式，控制单元或控制器142配置为在检测到后溜状态时自动地应用行车制动器138、140，以使车辆10在坡度上和/或当推动表土堆/负担堆时保持在零速度或接近零速度，而没有来自车辆的操作者的输入，以便防止这种不经意的后溜。如文中所使用，“自动地”指没有来自车辆的操作者的输入或介入。如文中所使用，“后溜状态”指在缺少制动或车辆的加速踏板未踩下时可能的车辆在与选定或期望的行驶方向相反或不同的方向上的移动的情形或状态。
87.例如，在一实施方式中，控制器142配置为连续或间歇地监控或检测车辆的选定的行驶方向(即向前或后退)和马达(例如，牵引马达中的一个或多个)的速度，且配置为当检测到后溜状态时立即命令与车辆10的车轮118、120关联的行车制动器138、140接合。在一实施方式中，当在与选定的行驶方向相反或不同的方向上的马达速度超过预定阈值时，存在“后溜状态”。如文中所使用，“与选定的行驶方向相反或不同”指，例如，马达在与实现车辆在选定的行驶方向上的移动所需的方向相反的方向上或在与沿着选定的行驶方向推进车辆所需的模式所不同的模式下(例如，再生制动模式)旋转。
88.在一实施方式中，与提示行车制动器的自动应用以防止后溜的行驶方向相反或不同的阈值马达速度可在大约0rpm到大约100rpm之间。在另一实施方式中，阈值速度可在大约10rpm到大约90rpm之间。在另一实施方式中，阈值马达速度可在大约20rpm到大约80rpm之间。在另一实施方式中，阈值马达速度可在大约30rpm到大约70rpm之间。在另一实施方式中，阈值马达速度可在大约40rpm到大约60rpm之间。在又一实施方式中，阈值马达速度在与选定的车辆行驶方向相反的方向上可以是大约50rpm。
89.在一实施方式中，车辆10具有大约90:1的固定传动比，使得行车制动器接合的50rpm阈值(在与选定的行驶方向相反的方向上)不会被观察者或操作者觉察为移动。在一实施方式中，控制器142配置为在检测车辆后溜状态的大约100毫秒内应用行车制动器138、140以防止后溜。在一实施方式中，通过控制器142可将制动器138、140保持在完全打开或接合状态，直到通过操作者改变选定的行驶方向以匹配马达的方向和/或通过操作者踩下或启动加速踏板。
90.现在参考图9，示出了根据本发明的实施方式的控制车辆以防止车辆后溜的方法200。如其中所示，在202处，通过控制器142检测并记录车辆的选定的行驶方向。至少一个牵引马达(例如，车辆10的马达114、116)的速度和方向也被监控。在204处，控制器142确定马达的方向是否与选定的行驶方向相反。如果不相反，不采取与行车制动器的应用相关的自动措施。如果马达方向与选定的行驶方向相反，在206处，控制器142然后(或同时)确定马达速度是否超过阈值速度。如果没有，不采取与行车制动器的应用相关的自动措施。然而，如果马达在与选定的行驶方向相反的方向上检测到的速度超过阈值速度，在步骤208处，则控制器142自动地接合行车制动器以防止车辆后溜。如上所述，行车制动器保持接合，直到车辆的操作者改变选定的行驶方向以匹配马达方向和/或通过操作者踩下加速踏板。
91.图10展示了示出车辆后溜预防系统的运行的曲线图1000，线1002表示马达速度，线1004表示制动百分比打开，线1006表示行驶的“相反”选定的行驶方向，线1008表示行驶的“向前”选定的行驶方向，线1010表示踩下加速踏板。在1012处，向前的马达速度超过
50rpm的阈值马达速度，同时车辆在相反选定的行驶方向上运行。在1014处，然后通过控制器将行车制动器自动地启动到100％接合/打开以防止车辆后溜。在1016处，操作者(或控制器自动地)将车辆从后退转换到向前，且在1018处踩下加速踏板以使车辆向前移动。在1020处，然后控制器使行车制动器脱离。
92.在一实施方式中，本发明的控制系统或控制器，通过利用上述功能，配置为每当感测到后溜状态时自动地接合行车制动器。这防止车辆在坡度上或当推动表土堆等时向后溜动，而不需要操作者输入或行动，且保证当车辆处于向前或后退方向时，车辆在除了选定方向的方向上的移动是不可能的。通过以这种方式管理车辆移动，本发明主题的控制系统保证能够防止在除了选定方向的方向上的后溜或车辆移动。因此，使用本发明主题的控制系统的车辆对用户更加友好且需要较少技能来操作。另外，通过修改控制软件(例如，以指挥控制器按文中描述运行)可将本发明主题的控制系统改进(或添加)到现有车辆，且没有大量的硬件升级或修改。
93.在一实施方式中，提供一种用于控制车辆的方法。方法包括以下步骤：确定车辆的选定的行驶方向，监控车辆的马达的运行方向，监控马达的速度，且当检测到后溜状态时自动地应用车辆的行车制动器，以防止车辆后溜。在一实施方式中，当马达的运行方向与选定的行驶方向不同时，存在后溜状态。在一实施方式中，当马达的速度超过阈值速度时，存在后溜状态。在一实施方式中，车辆是装载-运输-卸载车辆。在一实施方式中，行车制动器是液压或气动行车制动器。在一实施方式中，方法还可包括当选定的行驶方向匹配马达的运行方向且踩下车辆的加速踏板时使行车制动器脱离的步骤。在一实施方式中，阈值速度在大约0rpm到大约100rpm之间。在其它实施方式中，阈值速度在大约40rpm到大约60rpm之间。在其它实施方式中，阈值速度是大约50rpm。在一实施方式中，车辆具有大约90:1的固定传动比。
94.在另一实施方式中，提供一种系统。该系统包括：控制单元，配置为电连接到车辆的驱动系统，驱动系统包括至少一个用于将发动力提供给车辆的牵引马达；和与车辆的至少一个车轮关联的行车制动器。控制单元配置为当检测到后溜状态时自动地应用行车制动器，以防止车辆后溜。在一实施方式中，控制单元配置为监控至少一个牵引马达的运行方向和至少一个牵引马达的速度。在一实施方式中，当至少一个牵引马达的运行方向与对应于车辆的选定的行驶方向的马达的运转方向不同且该至少一个牵引马达的速度超过阈值速度时，存在后溜状态。在一实施方式中，控制单元配置为当选定的行驶方向匹配至少一个牵引马达的运行方向且踩下车辆的加速踏板时使行车制动器脱离。在一实施方式中，行车制动器是气动或液压制动器。在一实施方式中，阈值速度是大约50rpm。在一实施方式中，车辆具有大约90:1的固定传动比。
95.在其他实施方式中，提供一种车辆。车辆包括驱动系统，包括牵引马达，以驱动方式连接到车辆的车轮，马达配置为提供发动力以在运行的推进模式下沿选定的行驶方向推进车辆；控制器，电连接到驱动系统；和摩擦制动器，与车辆的至少一个车轮关联。控制器配置为当检测到后溜状态时自动地接合摩擦制动器，以防止车辆后溜。在一实施方式中，控制器配置为监控马达的运行方向和马达的速度。在一实施方式中，当马达的运行方向与选定的车辆行驶方向不同且至少一个牵引马达的速度超过阈值速度时，存在后溜状态。在一实施方式中，阈值速度是大约50rpm且车辆具有大约90:1的固定传动比。在一实施方式中，车
辆是装载-运输-卸载车辆。
96.本发明主题的附加实施方式涉及用于在车辆内控制从摩擦制动器过渡到电力(且反之亦然)的控制系统和方法(例如，制动控制)，以在倾斜(大于零度)坡度上时自动化车辆的启动和停止的操作。根据一方面，例如，控制系统(和相关方法)配置为同时控制车辆的电驱动系统和摩擦制动器系统，以当在倾斜坡度上从停止位置操作车辆移动时防止后溜。根据另一个方面，控制系统(和相关方法)配置为当在倾斜坡度上行驶时同时控制车辆的电驱动系统和摩擦制动系统，以使车辆停止并保持车辆停止。
97.在图11中示出了电驱动系统100的另一实施方式。电驱动系统100至少部分容纳在车辆10、30内，且包括连接为通过发动机1106(例如，柴油发动机)机械驱动的三相交流(ac)发电机/交流发电机1108。发电机1108的ac输出供应给一个或多个整流器1110，整流器配置为将发电机/交流发电机1108的ac输出转换成直流(dc)输出。整流器1110的dc输出供应给dc母线，其(在其他负载中)供应给一组逆变器1112、1114。逆变器1112、1114配置为将来自dc母线的dc电力转换为受控三相变频ac电力。逆变器1112、1114的输出(分别地)电连接到电动马达1102、1104，且通过逆变器1112、1114输出的ac电力具有适合于驱动电动马达1102、1104的波形。电动马达1102、1104可操作地连接到车辆的第一组车轮的驱动轮(例如，后轮)。例如，马达1102、1104可以是三相ac感应轮马达。如果车辆的第二组车轮是驱动轮，则电驱动系统100可包括额外的逆变器和马达，其以类似图11中的逆变器1112、1114和马达1102、1104的方式连接。
98.如在图11中进一步所示，驱动系统控制单元或控制器1116电连接到电驱动系统100。例如，驱动系统控制单元可连接到逆变器1112、1114。在其他任务中，驱动系统控制单元1116配置为确定所需转矩要求信号并将所需转矩要求信号发送给逆变器1112、1114。通过控制单元处理转矩要求信号以用于逆变器1112、1114将马达1102、1104驱动到所需转矩输出量级，且在对应于车辆移动的预期方向的所需旋转方向上。控制单元还配置为控制马达1102、1104，以将减速牵引作用力提供给车轮(例如，后轮)，以使车辆减速或停止。特别地，当在电力制动模式也称为电减速，下运行时，电动马达1102、1104反转以充电发电机，且车辆的驱动轮驱动电动马达1102、1104。驱动马达1102、1104将转矩施加在驱动轮上且引起它们减慢，从而制动车辆。在一实施方式中，控制单元1116包括根据一组储存指令操作的一个或多个微处理器以提供车辆控制，如在下面和文中其他地方详细所论述。
99.图12更详细地示出了控制系统(例如，制动控制系统)或控制单元1116的一实施方式。控制系统1116包括摩擦制动系统1222，其包括与车辆的第一组车轮1212(例如，后轮)关联的第一(例如后)摩擦制动单元1220(例如，摩擦制动启动单元)和与车辆的第二组车轮1214(例如，前轮)关联的第二(例如，前)摩擦制动单元1218(例如，摩擦制动启动单元)。在一实施方式中，摩擦制动系统1216是液压制动系统，其进一步包括第一(例如，后)制动电磁阀1226和第二(例如，前)制动电磁阀1224，第一制动电磁阀1226是可控制的，以控制加到第一摩擦制动单元1220的液压油的压力，第二制动电磁阀1224是可控制的，以控制加到第二摩擦制动单元的液压油的压力。在其他实施方式中，还可利用用于启动第一和第二摩擦制动单元1218、1220的其他工具而不偏离本发明主题的更广泛方面。在两者中任一(或任何一个)实施方式中，每个摩擦制动单元可包括，例如，用于将摩擦载荷可控制地施加到与车轮1212、1214关联的移动件的各个部件，例如与车轴或制动盘/转子可操作连接的制动闸片、
用于将力施加给制动衬块以使其抵靠盘/转子的液压促动卡钳等。控制系统1116进一步包括摩擦制动器控制单元1227，其配置为至少部分响应于诸如踩下制动踏板的操作者输入来控制第一和第二(例如，后和前)摩擦制动单元1220、1218的应用。
100.在一实施方式中，驱动系统控制单元1116和摩擦制动器控制单元1227彼此电连接，且可通常被称为一个或多个控制器1229。虽然在图12中作为独立部件示出了驱动系统控制单元1116和摩擦制动器控制单元1227，控制单元1116、1227可整合为单个控制单元/控制器/处理器而没有偏离本发明主题的更广泛方面。
101.如在图12中进一步所示，驱动系统控制单元1116电连接到车辆10的传动系1228，其包括电驱动系统100，例如，发动机1106，发电机1108，整流器1110，逆变器1112、1114和驱动马达1102、1104(如图11中所示的ac感应轮马达或其它)。当在电减速器制动模式下制动车辆10时，控制单元1116命令电驱动系统100(实际上充当电减速系统，其包括逆变器1112、1114和马达1102、1104)将要求的所需车辆减速转矩提供给车轮。
102.如在图12中还示出，驱动系统控制单元1116和/或摩擦制动器控制单元1227中的一者或两者可配置为接收来自操作者控制1233(例如点火开关1234、加速器位置传感器1236、制动踏板位置传感器1238和/或档位选择器1240)的用于使电动马达1102、1104运行的输入，以驱动和制动车辆10。点火开关1234可操作以启动和关闭车辆。加速器位置传感器1236配置为检测加速踏板或者其他促动器的位置。制动踏板位置传感器1238配置为检测制动踏板或者其他促动器的位置。档位选择器1240提供用于允许操作者选择车辆移动的预期或期望方向的工具，例如向前移动或后退移动。另外或可替代地，操作者控制可包括另外类型的输入接口1242，例如，方向盘或其他转向装置、触摸屏或其他计算机接口、来自控制系统或自动控制器的控制输入等。如图12中进一步所示，显示器1244可电连接到驱动系统控制单元1116，以允许车辆10的操作者查看与各种车辆系统相关的状态信息。显示器1244和操作者控制1233共同形成i/o(输入/输出)系统1245。
103.进一步参考图12，控制系统1116配置为装载状态下当在坡度上启动和停止时自动化车辆的操作。在运行中，当车辆的操作者(操作者可以是人或自动控制器)要求车辆停止或车辆沿着某个方向移动时(例如，在这两种情况下，都是通过操作者控制执行)，驱动系统控制单元1116与摩擦制动器控制单元1227通信以控制从摩擦制动器到电力/推进的过渡，且反之亦然。特别地，控制系统包括在驱动系统控制单元1116和摩擦制动器控制单元1227之间的接口，其允许驱动系统控制单元1116(例如，响应于来自电驱动系统100的反馈或其他信息)向摩擦制动器控制单元1227要求特定的制动作用力。这个接口还允许驱动系统控制单元1116向摩擦制动单元1227要求添加或去除(即增加或减少)摩擦制动作用力。如此，在实施方式中，驱动系统控制单元1116配置为与摩擦制动器控制单元1227通信，以在车辆停止和启动期间控制摩擦制动应用的量。例如，驱动系统控制单元1116可配置为与摩擦制动器控制单元通信，以当车辆在车辆所在的倾斜坡度上停止和启动期间至少部分自动地控制摩擦制动应用的量。(至少部分自动地控制指完全自动地控制，或响应并部分基于操作者输入自动地控制，例如，响应且与制动踏板或加速踏板的位置改变程度成比例的制动或加速的等级或速率。)
104.结合以上所述，驱动系统控制单元1116配置为利用系统参数计算将车辆保持在给定倾斜坡度上所需的力。然后，驱动系统控制单元1116根据该确定的力确定何时要求释放
摩擦制动器或添加更多摩擦制动作用力。基于如在2014年8月20提交的上述美国专利申请no.14/464,226中所概述的各种方法可确定该力。可替代地或另外，控制单元1116可配置为将该力基于通过车载惯性测量单元生成的倾斜坡度的信息、车辆质量信息(例如，由称重站，或由与已知条件下的与车辆加速度相关的传感器数据的车载、基于物理的计算确定)、其他车辆/系统参数(例如，车辆的车轮半径)等确定。
105.在实施方式中，控制系统1116还配置为提供防后溜功能。特别地，驱动系统控制单元1116配置为确定将车辆从停止沿倾斜坡度向上移动(即当在倾斜坡度上时车辆是停止的，且然后受控沿着倾斜坡度向上移动)所需的转矩水平。可基于力确定转矩水平，例如，转矩水平将是至少正好超过该力的水平。在计算所需的转矩时(或在计算该转矩后的某个点处)，驱动系统控制单元1116与摩擦制动器控制单元1227通信，以要求去除摩擦制动应用(即，摩擦制动应用的量＝零)，以开始车辆沿着期望方向的运动而没有明显的后溜。如此，在实施方式中，驱动系统控制单元1116进一步配置为响应来自操作者控制的输入(用于车辆沿着倾斜坡度上下移动)，而与摩擦制动器控制单元1227通信，以去除摩擦制动应用，且同时根据确定的转矩水平控制电驱动系统100提供电发动力，以用于车辆从停止沿着倾斜坡度向上(或向下)移动，而没有明显的车辆后溜。
106.驱动系统控制单元1116可配置为与电驱动系统和摩擦制动器控制单元通信，使得(通过控制摩擦制动系统的摩擦制动器控制单元)去除的摩擦制动应用的量和速率被自动控制为与(通过由驱动系统控制单元控制的电驱动系统)提供额外转矩的量和速率成比例或相等。例如，随着将摩擦制动应用减少特定的量，同时转矩增加至少足以抵消降低的摩擦制动应用的量，以防止车辆后溜，直到完全去除摩擦制动器应用，此时产生额外转矩用于使车辆向前移动。(没有“明显的”车辆后溜包括没有车辆后溜和车辆后溜低于认为是仍满足指定安全指标的阈值，例如，对于某些拖运卡车应用不大于0.3米的后溜。)
107.在其他实施方式中，可选地或另外地，控制系统配置为提供受控的停止功能，例如当车辆10在坡度上运行时。特别地，驱动控制单元1116配置为计算将车辆保持在给定的倾斜坡度上所需的力，且响应于来自操作者控制的用于使车辆当在坡度上移动时停止的输入，与摩擦制动控制单元1227通信，至少部分根据所确定的力来增加摩擦制动应用的量，以使车辆停止且使车辆保持停止在坡度上。驱动系统控制单元1116进一步可配置为首先计算使车辆停止所需的力，且同时与摩擦制动器控制单元1227通信，来要求摩擦制动应用的量(和速率)以停止且然后将车辆保持在倾斜坡度上。通常，这种计算可考虑车辆质量、当前行驶速率/速度、坡度倾斜程度等。例如，当沿坡度向上行驶时使车辆停止所需的制动力将根据车辆质量和减速率(在给定的距离上速度从当前速度改变到零)，由于滚动摩擦/阻力小于因在坡度上的重力导致的因素。然后，则使车辆保持在坡度上所需的制动力将取决于车辆质量、坡度等，如上所述。
108.在实施方式中，使车辆停止并使车辆保持停止在倾斜坡度上的摩擦制动系统的应用与电减速同时发生。这里，驱动控制单元1116配置为计算将车辆保持在给定的倾斜坡度上所需的力，且与电力减速的减少同时发生，与摩擦制动控制器单元通信，以至少部分根据所确定的力增加摩擦制动应用的量，使车辆停止并将车辆保持停止在坡度上。如此，当车辆沿着倾斜坡度向上移动时，驱动系统控制单元1116，响应于来自操作者控制的用于车辆停止的输入，可配置为首先开始电减速，且当通过电驱动系统的减速作用力随车辆减慢而减
少时，同时与摩擦制动器控制单元通信以增加摩擦制动应用的量。在车辆达到完全停止之后，电力减速的量可为零，且在这种情况下，摩擦制动应用的量将足以使车辆保持停止在倾斜坡度上。驱动系统控制单元1116可配置为自动地控制与电力减速的减少同时发生的摩擦制动应用增加的量和速率，使得：(i)车辆的整个减速曲线(速度随着时间从当前的非零速度改变到零速度)是线性的(且从而对于人类操作者看上去是平滑的)；和(ii)在速率方面与来自操作者控制的一个或多个输入成比例，例如，驱动系统控制单元将控制电减速的减少且同时增加摩擦制动，来提供更快的减速以响应来自操作者控制的要求更高等级/速率制动的输入，相对来自操作者控制的要求较低等级/速率的制动的输入。
109.在实施方式中，控制系统配置为既用于车辆在倾斜坡度上的受控停止又用于当车辆受控以从它的停止位置向前移动(例如，沿着坡度向上)时防止后溜。这里，驱动控制单元，响应来自操作者控制的用于车辆在坡度上移动时停止的第一输入，配置为确定(将车辆保持停止在坡度上的)力，并(例如，与电减速减少同时)与摩擦制动器控制单元通信，以至少部分根据所确定的力增加摩擦制动应用的量，使车辆停止并使车辆保持停止在坡度上。驱动系统控制单元还配置为确定使车辆从停止沿坡度向上移动所需的转矩水平。驱动系统控制单元，响应于操作者控制处的用于车辆沿倾斜坡度向上移动的第二输入，进一步配置为：与摩擦制动器控制单元通信，以去除摩擦制动应用；且同时控制电驱动系统，以根据确定的转矩水平提供电发动力，以用于车辆从停止到沿倾斜坡度向上的移动，而没有明显的车辆后溜。
110.在另一实施方式中，控制车辆的方法包括，在车辆的驱动系统控制单元处，控制与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，以将电发动力选择性地提供到至少第一组车轮，以推进车辆和电减速来减慢车辆。方法进一步包括，在驱动系统控制单元处，确定使车辆从停止到沿着倾斜坡度向上移动所需的转矩水平。方法进一步包括，在驱动系统控制单元处，响应于来自操作者控制的用于使车辆沿着坡度向上移动的输入，与车辆的摩擦制动器控制单元通信，以去除将车辆保持停止的摩擦制动应用，且同时控制车辆的电驱动系统以根据确定的转矩水平提供电发动力，以用于使车辆从停止到沿着坡度向上移动，而没有明显的车辆后溜。
111.在另一实施方式中，控制车辆的方法包括，在车辆的驱动系统控制单元处，控制与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，以将电发动力选择性地提供到至少第一组车轮，以推进车辆并电减速来减慢车辆。方法进一步包括，在驱动系统控制单元处，确定使车辆保持在车辆所在的倾斜坡度上所需的力。方法进一步包括，在驱动系统控制单元处，与车辆的制动器控制单元通信，以至少部分根据所确定的使车辆保持在倾斜坡度上的力减少或增加施加到车辆的第一组车轮或第二组车轮中的至少一个的摩擦制动应用的量。
112.在另一实施方式中，控制车辆的方法包括，在车辆的驱动系统控制单元处，控制与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，以将电发动力选择性地提供到至少第一组车轮，以推进车辆并电减速来减慢车辆。方法还包括，在驱动系统控制单元处，确定使车辆保持在车辆所在的倾斜坡度上所需的力。方法还包括，在驱动系统控制单元处，与车辆的制动器控制单元通信，以至少部分根据所确定的使车辆保持在倾斜坡度上的力减少或增加施加到车辆的第一组车轮或第二组车轮中的至少一个的摩擦制动应用的量。方法还包括，在驱动系统控制单元处，接收来自操作者控制的用于使车辆当正在坡度上行驶时停止的输入。
响应于所接收的输入确定力。方法还包括：在驱动系统控制单元处，与摩擦制动器控制单元通信，以至少部分根据确定的力增加摩擦制动应用的量，来使车辆停止并使车辆停止在坡度上。
113.在另一实施方式中，控制车辆的方法包括，在车辆的驱动系统控制单元处，控制与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，以将电发动力选择性地提供到至少第一组车轮，以推进车辆并电减速来减慢车辆。方法还包括，在驱动系统控制单元处，确定使车辆保持在车辆所在的倾斜坡度上所需的力。方法还包括，在驱动系统控制单元处，与车辆的制动器控制单元通信，以至少部分根据所确定的使车辆保持在倾斜坡度上的力减少或增加施加到车辆的第一组车轮或第二组车轮中的至少一个的摩擦制动应用的量。方法还包括：在驱动系统控制单元处，接收来自操作者控制的用于使车辆当正在坡度上行驶时停止的输入，其中，响应所接收的输入确定力。方法还包括：在驱动系统控制单元处，与电减速减少的同时，与摩擦制动器控制单元通信，以至少部分根据确定的力增加摩擦制动应用的量，来使车辆停止并使车辆停止在坡度上。
114.在另一实施方式中，控制车辆的方法包括，在车辆的驱动系统控制单元处，控制与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，以将电发动力选择性地提供到至少第一组车轮，以推进车辆并电减速来减慢车辆。方法还包括，在驱动系统控制单元处，确定使车辆保持在车辆所在的倾斜坡度上所需的力。方法还包括，在驱动系统控制单元处，与车辆的制动器控制单元通信，以至少部分根据所确定的将车辆保持在倾斜坡度上的力减少或增加施加到车辆的第一组车轮或第二组车轮中的至少一个的摩擦制动应用的量。方法还包括，在驱动系统控制单元处：接收来自操作者控制的用于车辆在坡度上移动时停止的第一输入(响应于所接收到的输入确定力)；与摩擦制动器控制单元通信，以至少部分根据所确定的力增加摩擦制动应用的量，使车辆停止并保持车辆停止在坡度上；确定使车辆从停止到沿坡度向上移动所需的转矩水平；接收来自操作者控制的用于使车辆沿坡度向上移动的第二输入；及响应于接收到第二输入的接收，与摩擦制动器控制单元通信，以去除摩擦制动应用，且同时控制电驱动系统以根据确定的转矩水平提供电发动力，以用于使车辆从停止到沿着倾斜坡度向上移动，而没有明显的车辆后溜。
115.在另一实施方式中，控制车辆的方法包括，在车辆的驱动系统控制单元处，控制与车辆的至少第一组车轮关联的电驱动系统，以将电发动力选择性地提供到至少第一组车轮，以推进车辆并电减速来减慢车辆。方法还包括，在驱动系统控制单元处，确定使车辆保持在车辆所在的倾斜坡度上所需的力。方法还包括，在驱动系统控制单元处，与车辆的制动器控制单元通信，以至少部分根据所确定的将车辆保持在倾斜坡度上的力来减少或增加施加到车辆的第一组车轮或第二组车轮中的至少一个的摩擦制动应用的量。方法还包括，在驱动系统控制单元处：接收来自操作者控制的用于车辆在坡度上移动时停止的第一输入(响应于接收的输入确定力)；与电减速减少的同时，与摩擦制动器控制单元通信，以至少部分根据所确定的力增加摩擦制动应用的量，使车辆停止并保持车辆停止在坡度上；确定将车辆从停止到沿坡度向上移动所需的转矩水平；接收来自操作者控制的用于使车辆沿坡度向上移动的第二输入；并响应于接收到第二输入，与摩擦制动器控制单元通信，以去除摩擦制动应用，且同时控制电驱动系统以根据所确定的转矩水平提供电发动力，以用于使车辆从停止到倾斜坡度向上移动，而没有明显的车辆后溜。
116.因此，如应当理解的，本发明的控制系统有助于解决与在坡度上的车辆启动和受控车辆停止相关的多个问题。特别地，控制系统的实施方式可潜在地减轻在斜坡上启动期间的不安全的车辆移动，例如当开始车辆运行时在坡度上的无意地后溜。而且，本发明主题的实施方式可简化操作者的驾驶过程。典型车辆要求操作者控制三个踏板以在坡度上安全且平稳地启动和停止，而包括本发明主题的控制和制动系统的车辆，由于控制系统通过电驱动系统与摩擦制动系统之间的通信和协作自动化启动和停止过程，仅需要操作者控制单个踏板(或也许一个制动踏板和一个加速踏板)。
117.本发明主题的实施方式还起作用以避免潜在地导致设备损坏的粗鲁停止，且有助于通过自动地控制从电减速器制动到摩擦制动的过渡使车辆受控停止，以使车辆保持在坡度上。因此，包括该系统的车辆更易于驾驶，且需要更少专业技能来操作。而且，更易于操作车辆转化成较平稳的车辆运行和对部件的磨损更少。
118.如上所述，本发明主题的实施方式可适用于相对大的车辆，例如拖运卡车和具有至少250公吨的车辆总操作重量的其他车辆。然而，虽然具体参考ohv和这个类型的其他大车辆已描述了本发明主题，本发明主题并不旨在如此受限于这个方面的内容。特别地，能够想到本发明主题同样适用于一般包括但不限于电动非公路车辆、汽车等的电动车辆。
119.如上所述，车辆操作者可以是人或自动控制器。因此，“操作者控制”包括可由人操作的控制和与控制系统/自动控制器关联的控制(例如，控制信号/输入)。
120.在一实施方式中，车辆控制系统包括控制器，配置为确定车辆减速的非零上限。控制器配置为确定非零上限，以防止车辆沿所述车辆向上行驶的坡度后溜。通过控制器基于由车辆承载的载荷、车辆的速度和当前车辆向上行驶路线的坡度确定减速的非零上限。控制器配置为监控车辆的减速并通过控制车辆的制动器和/或马达自动地防止车辆的减速超过非零上限。控制器还配置为在车辆以非零速度沿着坡度向上移动时启动制动器和/或将电流供应给车辆的马达，以防止车辆后溜。
121.可选地，控制器配置为当车辆的操作者继续启动加速输入装置时启动制动器和/或将电流供应给马达，以防止车辆后溜。
122.可选地，控制器配置为在操作者释放车辆的加速输入装置后启动制动器和/或将电流供应给马达，以防止车辆后溜。
123.可选地，控制器配置为当车辆在选定的行驶方向上移动时监控车辆的减速。控制器还配置为当车辆在选定的行驶方向上沿着坡度向上移动时，通过自动地控制由马达产生的转矩和/或车辆的制动器的启动来自动地防止车辆的减速超过非零上限。
124.可选地，控制器配置为响应于车辆沿着路线的坡度的向上行驶，监控车辆的减速且自动地防止车辆的减速超过非零上限，该坡度是非零坡度。
125.可选地，控制器配置为响应于车辆到达零速度状态且在车辆开始沿坡度后溜前自动地防止车辆的减速超过非零上限。
126.可选地，控制器配置为通过启动车辆的制动器自动地防止车辆的减速超过非零上限。控制器还可配置为随后释放制动器并通过控制车辆的马达维持车辆在坡度上的位置且使车辆没有向后溜下坡度。
127.可选地，车辆的马达被以通过交流电供能来推进车辆，且控制器可配置为通过将直流施加给马达来防止车辆后溜。
128.可选地，控制器配置为通过将直流电施加给马达而不应用车辆的制动器来防止车辆后溜。
129.可选地，控制器配置为通过将直流电施加给马达且还应用车辆的制动器来防止车辆后溜。
130.可选地，控制器配置为监控通过车辆的马达产生的转矩并响应于通过马达产生的转矩超过防止车辆后溜所需的阈值转矩而释放制动器。
131.可选地，控制器配置为响应于车辆的加速度减少而确定非零上限。
132.可选地，控制器配置为确定非零上限，使得对于车辆较重载荷、车辆的较低速度或路线的较陡坡度非零上限减少，且使得对于车辆的较轻载荷、车辆的较快速度或路线的较平坡度非零上限增加。
133.在一实施方式中，方法包括确定车辆的减速的非零上限，以防止车辆沿所述车辆向上行驶的坡度后溜。基于由车辆承载的载荷、车辆的速度和车辆当前行驶路线的坡度确定减速的非零上限。方法还包括监控车辆的减速并通过控制车辆的制动器和/或马达自动地防止车辆的减速超过非零上限。在车辆以非零速度沿坡度向上移动时，通过启动制动器和/或将电流供应给车辆的马达来防止车辆的减速超过非零上限，以防止车辆后溜。
134.可选地，当车辆在选定的行驶方向上移动时监控车辆的减速。当车辆当前在选定的行驶方向上沿着坡度向上移动时，通过自动地控制由马达产生的转矩和/或车辆的制动器的启动来自动地防止车辆的减速超过非零上限。
135.可选地，响应车辆沿着路线的坡度向上的行驶，监控车辆的减速并自动地防止车辆的减速超过非零上限发生，坡度是非零坡度。
136.可选地，自动地防止车辆的减速超过非零上限响应于车辆到达零速度状态发生且在车辆开始沿坡度后溜前开始。
137.可选地，通过启动车辆的制动器来自动地防止车辆的减速超过非零上限发生。方法还可包括随后释放制动器并通过控制车辆的马达维持车辆在坡度上的位置且使车辆没有沿坡度后溜。
138.可选地，通过将直流施加给马达来防止车辆后溜，该马达是交流马达。
139.在一实施方式中，车辆控制系统包括控制器，配置为确定车辆的选定的行驶方向、车辆的马达的运转方向和马达的运转速度。控制器配置为响应于车辆的马达的运转方向与车辆的选定的行驶方向不同，识别车辆的后溜状态。控制器还配置为响应于后溜状态被识别且马达的运转速度超过指定的非零速度阈值，通过自动地启动车辆的制动器来自动地减慢或停止车辆的移动。
140.可选地，控制器配置为识别在选定的行驶方向上车辆的加速的停止，且控制器配置为响应于后溜状态被识别、马达的运转速度超过速度阈值且车辆加速的停止被识别，自动地减慢或停止车辆的移动。
141.在一实施方式中，车辆控制系统包括控制器，配置为确定车辆的速度下限。控制器配置为确定下限，以防止车辆沿当前所述车辆向上行驶的坡度后溜。通过控制器基于由车辆承载的载荷和车辆当前行驶路线的坡度确定下限。控制器配置为监控车辆的速度和通过启动车辆的制动器来自动地防止车辆速度跌到下限以下。控制器配置为基于车辆的速度启动制动器且不依赖车辆的加速度。控制器还配置为启动车辆的制动器以在车辆以非零速度
沿着坡度向上移动时防止车辆后溜。
142.可选地，控制器配置为在释放车辆的加速输入装置后监控车辆的速度，且在释放加速输入装置后自动地防止车辆的速度跌到下限以下。
143.可选地，控制器配置为在操作者继续启动或踩下车辆的加速输入装置时监控车辆的速度，且在操作者继续启动或踩下加速输入装置时自动地防止车辆的速度跌到下限以下。
144.在一实施方式中，方法包括：在车辆的制动器接合时接收表示操作者要求增加车辆的油门设置的油门命令；响应于接收到油门命令增加通过车辆的一个或多个马达产生的转矩；并响应于通过一个或多个马达产生的转矩达到最大可用转矩、通过一个或多个马达产生的转矩达到目标释放加速度或预定的非零持续时间到期中的一个或多个释放车辆的制动器。
145.在一实施方式中，方法包括当车辆在路线的坡度上处于停止状态时确定车辆的制动器是否被释放；响应于确定已释放制动器，允许车辆向后溜下坡度不大于指定的非零阈值距离和/或使用通过车辆的一个或多个马达产生的转矩快速加速车辆，并在允许车辆后溜下坡度和/或快速加速车辆后通过调整由一个或多个马达产生的转矩使车辆向沿坡度向上的移动平稳过渡。
146.在一实施方式中，方法包括(当在坡度上处于静止位置的车辆的一个或多个制动器接合时)在消隐间隔(blanking interval)期间反复确定是否接收到释放一个或多个制动器的操作者输入，响应于在消隐间隔期间没有接收到释放一个或多个制动器的操作者输入释放车辆的一个或多个制动器，并使用车辆的一个或多个马达自动地产生转矩以沿着坡度向上推进车辆。
147.应理解的是，上述描述是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施方式(和/或其各方面)可彼此结合使用。另外，可以对本发明主题的教导做多种修改以适应特定情况或材料而没有偏离它的范围。虽然文中描述的材料的尺寸和类型旨在限定本发明主题的参数，但它们完全不是限制性的，而是示例性实施方式。当阅读以上描述后，许多其他实施方式对于本领域技术人员来说将是显而易见的。如文中所使用，术语“包括(including)”和“在...中(in which)”用作各个术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明英语等同物。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”“上面的”、“下面”“底部”“顶部”等仅用作区分，而不旨在对这些物体增加数值和位置要求。
148.上述书面描述使用实例来公开发明主题的若干实施方式，包括最佳方式，并且也使本领域的普通技术人员之一能够实施本发明主题的实施方式，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何合并的方法。
149.除非明确叙述排除，否则如本文所用，以单数形式列举的具有前缀词语“一”的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤。此外，参考本发明主题的“一实施方式”并不旨在解释为排除还包括所列举的特征的附加实施方式的存在。而且，除非明确相反陈述，否则实施方式“包含”、“包括”或“具有”有特定性能的一个元件或多个元件可以包括没有那个性能的附加的这些元件。
150.由于在上述系统和方法中可作出某些改变而不偏离在文中涉及的本发明主题的精神和范围，这意味着以上描述或在附图中示出的所有主题应当仅解释为示出本文中的发
明构思的实例，并不应理解为限制本发明主题。

技术特征：

1.一种车辆控制系统，包括：控制器，配置为利用车辆承载的载荷、所述车辆的速度和所述车辆当前行驶路线的坡度来确定所述车辆减速的非零上限，所述控制器配置为确定所述非零上限以防止所述车辆沿当前所述车辆向上行驶的坡度后溜；其中，所述控制器配置为监控所述车辆的所述减速，所述控制器配置为通过控制所述车辆的制动器和/或马达来自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限，且其中，所述控制器配置为在所述车辆仍沿着选定的行驶方向移动时启动所述制动器和/或向所述车辆的所述马达供给电流，以在所述车辆以非零速度沿所述坡度向上移动的同时防止所述车辆后溜。2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为当所述车辆的操作者继续启动加速输入装置时，启动所述制动器和/或向所述马达供给电流，以防止所述车辆后溜。3.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为在操作者释放所述车辆的加速输入装置后，启动所述制动器和/或向所述马达供给电流，以防止所述车辆后溜。4.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为当所述车辆在所述选定的行驶方向上移动时监控所述车辆的所述减速，所述控制器还配置为当所述车辆在所述选定的行驶方向上沿着所述坡度向上移动时，通过自动地控制由所述马达产生的转矩和/或所述车辆的所述制动器的启动，来自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限。5.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为响应于所述车辆沿着所述路线的所述坡度向上行驶，监控所述车辆的所述减速并自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限，所述坡度是非零坡度。6.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为响应于所述车辆达到零速度状态且在所述车辆开始沿所述坡度后溜之前，自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限。7.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为通过启动所述车辆的所述制动器，来自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限，且所述控制器配置为随后释放所述制动器，并通过控制所述车辆的所述马达来维持所述车辆在所述坡度上的位置并且使得所述车辆不会沿所述坡度后溜。8.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为监控由所述车辆的所述马达产生的转矩，并响应于由所述马达产生的所述转矩超过防止所述车辆后溜所需的阈值转矩而释放所述制动器。9.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为，响应于所述车辆的加速度的降低确定所述非零上限。10.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为确定所述非零上限，使得所述车辆的载荷越重、所述车辆的速度越低或所述路线的坡度越陡，所述非零上限越小，且
使得所述车辆的载荷越轻、所述车辆的速度越高或所述路线的坡度越缓，所述非零上限越大。11.一种用于控制车辆的方法，包括：确定车辆的减速的非零上限，以防止所述车辆沿当前所述车辆向上行驶的坡度后溜，所述减速的非零上限基于所述车辆承载的载荷、所述车辆的速度和所述车辆当前行驶路线的坡度来被确定；监控所述车辆的减速；和基于制动延迟时间控制所述车辆的制动器，来自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限，其中，当所述车辆沿所述坡度以非零速度向上移动时，通过启动所述制动器来防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限，以防止所述车辆后溜。12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述车辆在选定的行驶方向上移动时，监控所述车辆的所述减速，且其中当所述车辆在所述选定的行驶方向上沿着所述坡度向上移动时，通过自动地控制所述车辆的所述制动器的启动来自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限。13.根据权利要求11所述的方法，其中，响应于所述车辆沿着所述路线的所述坡度向上行驶，监控所述车辆的所述减速并自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限，所述坡度是非零坡度。14.根据权利要求11所述的方法，其中，响应于所述车辆到达零速度状态且在所述车辆开始沿所述坡度后溜之前，自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限。15.根据权利要求11所述的方法，其中，通过启动所述车辆的所述制动器来自动地防止所述车辆的所述减速超过所述非零上限，且所述方法进一步包括：随后释放所述制动器，并通过控制所述车辆的马达维持所述车辆在所述坡度上的位置并且使得所述车辆不会沿所述坡度后溜。16.一种车辆控制系统，包括：控制器，配置为确定车辆的选定的行驶方向、所述车辆的马达的运转方向和所述马达的运转速度，所述控制器配置为响应于所述车辆的所述马达的运转方向与所述车辆的所述选定的行驶方向不同，识别所述车辆的后溜状态，其中，所述控制器还配置为，响应于识别出所述后溜状态且所述马达的运转速度超过指定的非零速度阈值，通过自动地启动所述车辆的制动器来自动地减慢或停止所述车辆的移动。17.根据权利要求16所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为识别所述车辆在所述选定的行驶方向上的加速的停止，且所述控制器配置为响应于识别出所述后溜状态、所述马达的运转速度超过所述非零速度阈值且识别出所述车辆的所述加速的停止，而自动地减慢或停止所述车辆的移动。18.一种车辆控制系统，包括：控制器，配置为利用车辆承载的载荷和所述车辆当前行驶路线的坡度来确定所述车辆的速度的非零下限，所述控制器配置为确定所述非零下限以防止所述车辆沿当前所述车辆向上行驶的坡度后溜；
其中，所述控制器配置为监控所述车辆的所述速度并通过启动所述车辆的制动器来自动地防止所述车辆的所述速度跌到所述非零下限以下，所述控制器配置为基于所述车辆的所述速度且不依赖所述车辆的加速度来启动所述制动器，和其中，所述控制器配置为当所述车辆以非零速度沿着所述坡度向上移动时启动所述车辆的所述制动器以防止所述车辆后溜。19.根据权利要求18所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为在所述车辆的加速输入装置释放后监控所述车辆的所述速度，且在所述加速输入装置释放后自动地防止所述车辆的所述速度跌到所述下限以下。20.根据权利要求18所述的车辆控制系统，其中，所述控制器配置为在操作者继续启动或踩下所述车辆的加速输入装置时监控所述车辆的所述速度，且在所述操作者继续启动或踩下所述加速输入装置时自动地防止所述车辆的所述速度跌到所述非零下限以下。21.一种用于控制车辆的方法，包括：在车辆的制动器接合时接收代表操作者要求增加所述车辆的油门设置的油门命令；响应于接收到所述油门命令，增加由所述车辆的一个或多个马达产生的转矩；和响应于由所述一个或多个马达产生的所述转矩达到最大可用转矩、由所述一个或多个马达产生的所述转矩达到目标释放加速度以及预定非零持续时间到期中的一个或多个而释放所述车辆的所述制动器。22.一种用于控制车辆的方法，包括：当车辆在路线的坡度上处于停止状态时，确定所述车辆的制动器是否被释放；响应于确定所述制动器已被释放，允许所述车辆沿所述坡度后溜不大于指定的非零阈值距离和/或使用由所述车辆的一个或多个马达产生的转矩快速加速所述车辆；和在允许所述车辆沿所述坡度后溜和/或加速所述车辆后，通过调整由所述一个或多个马达产生的所述转矩，使所述车辆平稳过渡到沿着所述坡度向上移动。23.一种用于控制车辆的方法，包括：当在坡度上处于静止位置的车辆的一个或多个制动器接合时，在消隐间隔期间重复确定是否接收到释放所述一个或多个制动器的操作者输入；响应于在所述消隐间隔期间没有接收到释放所述一个或多个制动器的所述操作者输入，释放所述车辆的所述一个或多个制动器；和使用所述车辆的一个或多个马达自动地产生转矩以沿着所述坡度向上推进所述车辆。

技术总结

一种车辆控制系统，确定车辆的减速的非零上限以防止所述车辆沿着当前所述车辆向上行驶的坡度后溜。通过控制器基于由所述车辆承载的载荷、所述车辆的速度和所述车辆当前行驶路线的坡度确定所述减速的非零上限。控制器配置为监控所述车辆的所述减速并通过控制所述车辆的制动器和/或马达来自动地防止所述车辆的所述减速超过非零上限。控制器还配置为当所述车辆以非零速度沿着坡度向上移动时启动制动器和/或将电流供应给所述车辆的马达，以防止车辆后溜。车辆后溜。车辆后溜。