技术领域
[0001] 本公开总体上涉及由内燃发动机驱动的车辆。在特定方面中，本公开涉及一种用于操作车辆的方法及通过此方法操作的车辆。本公开可适用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和施工设备，以及其他车辆类型。尽管可以关于特定车辆描述本公开，但本公开不限于任何特定车辆。
相关背景技术
[0002] 众所周知，为由内燃发动机推进的车辆提供起停系统，也被称为时走时停系统。此类系统在车辆停止时自动关闭并重新启动内燃发动机，以减少发动机空转消耗的时间，因此减少燃料消耗以及污染物和噪声的排放。起停系统通常依靠车辆起动机来起动内燃发动机。
[0003] 还众所周知，在包括内燃发动机和电动马达的混合动力汽车中，电动马达用于从车辆回收机械能并例如通过再生制动将其转换成电能。然后，该电能用于推进车辆，由此减少其燃料消耗。
[0004] 然而，此类系统在重型车辆中实施起来复杂且昂贵，并且需要减少噪声和污染物排放以及减少燃料消耗的更高效的车辆。
具体实施方式
[0038] 下文阐述的详细描述以足够的细节提供所公开技术的信息和示例以使得本领域技术人员能够实践本公开。
[0039] 图1的示例性图式中示出了根据一个示例的车辆10。车辆10例如是重型车辆，优选地是卡车。
[0040] 车辆10包括内燃发动机12和传动系，该传动系依次包括上游离合器14、变速箱16、传动轴18、动能回收系统20、下游离合器22、车轮推进轴24以及车轮26。车辆10还包括起动机28和控制单元30。
[0041] 内燃发动机12提供机械能以推进车辆10，并且在下文中被称为发动机。
[0042] 变速箱16允许车辆具有多种速度配置并且可以通过上游离合器14与发动机12连接或断开连接。更确切地，上游离合器14能够在其中传动轴18不连接到发动机12的分离配置与其中传动轴连接到内燃发动机的联接配置之间操作。
[0043] 传动轴18连接到变速箱16的输出，并且连接到车轮推进轴24。此外，传动轴18可以通过下游离合器22与推进轴连接或断开连接。更确切地，上游离合器22能够在其中传动轴18不连接到推进轴24的分离配置与其中传动轴连接到推进轴的联接配置之间操作。推进轴
24优选地通过差速器连接到车轮26以推进车轮。
[0044] 在车辆10的正常操作中，上游离合器14和下游离合器22处于其联接配置，使得车轮推进轴24和车轮26由发动机12驱动。
[0045] 动能回收系统20在下文中用其缩写KERS来提及。KERS连接到传动轴18，因此连接到发动机12和车轮推进轴24。
[0046] 在车辆10的正常操作中，当车辆10减速时，KERS20能够例如通过再生制动来恢复和存储车辆的动能。
[0047] 在车辆10的正常操作中，当车辆10加速时，KERS20能够恢复存储的能量并使用它来推进传动轴18，因此推进车轮推进轴24和发动机12。
[0048] KERS将车辆10的动能存储为机械能。在该示例中，KERS包括飞轮，并且车辆的动能被存储为飞轮的旋转能量：飞轮旋转越快，存储的能量就越多。
[0049] 起动机28(也被称为“转动起动马达”或“起动机马达”)用于旋转(即，转动起动)发动机12，以便发起发动机的操作。换句话说，起动机用于起动发动机。因此，起动机连接到发动机12。在该示例中，起动机是电动起动机，即，由电能供电，该电能例如由车辆10的电池提供。
[0050] 参考图2，现在描述用于操作车辆10的方法100。
[0051] 方法100由控制单元30有利地执行。
[0052] 控制单元30优选地是专用于执行方法100的控制单元，其还与车辆10的主控制单元交互。替代地，控制单元是车辆10的主控制单元，其在车辆的操作期间执行其他任务。
[0053] 当车辆10操作时，即，当车辆不静止时，方法100开始。
[0054] 在当车辆10不静止时执行的方法100的回收步骤102中，KERS20回收并存储车辆的动能。
[0055] 然后，在车辆10停止之后，该方法包括测量步骤104。换句话说，测量步骤是在车辆静止时执行的。在测量步骤期间，测量存储在KERS中的能量水平。
[0056] 例如，通过测量飞轮的转速并基于飞轮的已知转动惯量来计算存储在KERS中的能量水平。
[0057] 然后，方法100包括第一比较步骤106，在此期间将存储在动能回收系统中的测量的能量水平与预定高阈值进行比较。
[0058] 如果存储在KERS中的能量水平高于预定高阈值，则方法100包括发动机停止步骤108，其包括停止发动机12。在该步骤之后，车辆10静止并且发动机不运转，这特别有利于减少车辆的燃料消耗，例如当车辆长时间静止时，诸如在等红灯时。
[0059] 然后，当需要车辆10起动时，方法100包括推进步骤110，在此期间车轮推进轴24仅由KERS20推进。换句话说，在该步骤期间，发动机12不推进车轮推进轴。
[0060] 优选地，在该推进步骤110之前或期间，上游离合器14以其分离配置操作，使得由KERS20提供的能量不会因发动机中的摩擦而损失。
[0061] 然后，在步骤112中，转动起动发动机12，并且在适当情况下，上游离合器14以其联接配置操作，使得车轮推进轴24由发动机推进。当发动机12转动起动时，KERS20可能已经耗尽其存储的动能，或者可能仍在存储动能。
[0062] 在步骤112期间，发动机12优选地用KERS通过以下操作转动起动：在发动机不运转时以其联接配置操作上游离合器，KERS凭借通过传动轴18和变速箱16强制马达运动来转动起动电动机。替代地，用起动机28来转动起动发动机。
[0063] 优选地，仅当车辆10的速度高于预定速度阈值时，优选地高于5km/h，更优选地高于15km/h，最优选地高于30km/h时，才转动起动发动机12。通过这种方式，车辆的起动和加速直到该预定速度阈值仅通过KERS来执行。这特别有利于减少车辆的噪声和污染物排放，因为特别是对于重型车辆，车辆的大部分噪声和污染物排放原本将在车辆的起动和加速期间由发动机排放。
[0064] 优选地，在发动机12已经转动起动之后，车轮推进轴仅由发动机推进，从而允许保存存储在KERS中的动能以用于车辆的稍后起动阶段。
[0065] 如果在第一比较步骤106期间发现存储在KERS中的能量水平低于预定高阈值，则方法100包括第二比较步骤114，在此期间将存储在动能回收系统中的能量水平与预定中等阈值进行比较。当车辆10静止时也执行该第二比较步骤114。
[0066] 如果存储在KERS中的能量水平高于预定中等阈值，则方法100包括发动机停止步骤116，其包括停止发动机12。在该步骤之后，车辆10静止并且发动机不运转，这特别有利于减少车辆的燃料消耗，例如当车辆长时间静止时，诸如在等红灯时。
[0067] 然后，当需要车辆10起动时，方法100包括转动起动步骤118，在此期间转动起动发动机12，并且在适当情况下，上游离合器14以其联接配置操作。
[0068] 发动机12优选地用KERS通过以下操作转动起动：在发动机不运转时以其联接配置操作上游离合器，KERS凭借通过传动轴18和变速箱16强制马达运动来转动起动电动机。替代地，用起动机28来转动起动发动机。
[0069] 然后，方法100包括推进步骤120，在此期间车轮推进轴24同时由KERS20和发动机12推进。换句话说，在该步骤期间，KERS帮助发动机推进车轮推进轴。
[0070] 这帮助减少车辆10的噪声和污染物排放，因为减少了发动机12上的负载。
[0071] 如果在第二比较步骤114期间发现存储在KERS中的能量水平低于预定中等阈值，则方法100包括第三比较步骤122，在此期间将存储在动能回收系统中的能量水平与预定低阈值进行比较。当车辆10静止时也执行该第三比较步骤122。
[0072] 如果存储在KERS中的能量水平高于预定低阈值，则方法100包括发动机停止步骤124，其包括停止发动机12。在该步骤之后，车辆10静止并且发动机不运转，这特别有利于减少车辆的燃料消耗，例如当车辆长时间静止时，诸如在等红灯时。
[0073] 然后，当需要车辆10起动时，方法100包括转动起动步骤126，在此期间转动起动发动机12，并且在适当情况下，上游离合器14以其联接配置操作。发动机12用KERS通过以下操作转动起动：在发动机不运转时以其联接配置操作上游离合器，KERS凭借通过传动轴18和变速箱16强制马达运动来转动起动电动机。在该步骤期间，下游离合器22处于其分离配置，使得KERS不推进车轮推进轴24，并且因此不推进车辆10。
[0074] 然后，方法100包括推进步骤128，在此期间车轮推进轴24仅由发动机12推进。换句话说，在该步骤期间，KERS不用于推进车轮推进轴。由于步骤124至128，发动机12可以在车辆静止时停止并且在不需要起动机28的情况下转动起动，从而允许减少起动机的磨损并重新利用存储在KERS中的动能。
[0075] 如果在第三比较步骤122期间发现存储在KERS中的能量水平低于预定低阈值，则方法100包括发动机停止步骤130，其包括停止发动机12。在该步骤之后，车辆10静止并且发动机不运转，这特别有利于减少车辆的燃料消耗，例如当车辆长时间静止时，诸如在等红灯时。
[0076] 然后，当需要车辆10起动时，方法100包括转动起动步骤132，在此期间转动起动发动机12，并且在适当情况下，上游离合器14以其联接配置操作。用起动机28来转动起动发动机12。
[0077] 然后，方法100包括推进步骤134，在此期间车轮推进轴24仅由发动机12推进。换句话说，在该步骤期间，KERS不用于推进车轮推进轴。由于步骤124至128，即使KERS耗尽存储的能量，发动机12也可以在车辆静止时停止。
[0078] 基于上文，应当理解，方法100描述了使用存储在KERS20中的动能的四种方式或用例：在第一用例中，在步骤108至112中，车辆10仅通过KERS推进直到达到预定速度。该第一用例尤其适用于存储在KERS中的能量水平为高时。在第二用例中，在步骤116至120中，车辆10同时利用KERS和发动机12推进。该用例尤其适用于KERS存储的中等水平的能量不足以仅用KERS驱动车辆的情况。在第三用例中，在步骤124至128中，发动机12用KERS转动起动并且车辆仅用发动机推进。该用例尤其适用于KERS存储的低水平的能量仅足以转动起动发动机的情况。在第四用例中，在步骤130至134中，发动机通过起动机转动起动，并且车辆仅用发动机推进。该用例尤其适用于KERS耗尽存储的能量的情况。
[0079] 由于上文描述的方法100，车辆10的效率得以提高。更确切地，特别是在需要频繁停止和起动车辆时，如在城市环境中，它的燃料消耗和污染物排放以及噪声排放均减少。事实上，由于该方法，车辆在停止后可以定期仅由KERS推进，或者同时由KERS和发动机推进。因此，较少使用发动机来推进车辆，并且减少了其噪声和污染物排放。此外，由于KERS重新利用回收的动能来推进车辆10，因此车辆的燃料消耗减少。
[0080] 另外，由于起动机28仅在KERS耗尽存储的能量时使用，即，在第四用例中，因此起动机的磨损增加，从而降低了车辆寿命期间发生故障的风险。
[0081] 由于方法100提供了对存储在KERS中的动能的多种使用，因此通过根据存储的能量的水平选择方法100的最适当用例，可以高效地使用该能量。
[0082] 在某些示例中，已经发现，上文描述的方法100允许在城市中操作的卡车完全由KERS推进行驶距离的三分之一。具体地，在最大速度受到限制的城市中，车辆10可以在两个连续红灯之间仅由KERS推进大约行驶距离的三分之一。换句话说，在某些用例中，发动机12在车辆10的两次连续停止之间不转动起动，从而允许大幅减少车辆的噪声和污染物排放。
[0083] 根据另一个示例，在步骤130期间，即，当存储在KERS20中的能量水平低于低预定阈值时，发动机12不停止。因此，根据该示例，方法100不包括步骤130与推进步骤134之间的转动起动步骤132。
[0084] 根据另一个示例，方法100不包括比较步骤114。因此，该方法不包括步骤116至120。在该示例中，如果在第一比较步骤106期间发现存储在KERS中的能量水平低于预定高阈值，则将存储在KERS中的能量水平与预定低阈值进行比较。
[0085] 根据另一个示例，方法100不包括比较步骤122。因此，如果在第二比较步骤114期间发现存储在KERS中的能量水平低于预定中等阈值，则该方法继续进行步骤124或128或继续进行步骤130至134。
[0086] 根据另一个示例，在步骤112期间，用于确定发动机12何时转动起动的标准不是预定速度阈值，而是另一个标准，诸如存储在KERS中的能量的水平，或者发动机10自其启动以来行驶的距离，或自车辆起动以来的持续时间。
[0087] 根据另一个示例，车辆10不包括上游离合器14。在该示例中，在推进步骤110期间，发动机12由KERS20推进。
[0088] 根据另一个示例，车辆10不包括变速箱16。
[0089] 根据另一个示例，车辆10不包括下游离合器22。在该示例中，方法100不包括步骤124至128，因为KERS20不能用于在不推进车轮推进轴24的情况下转动起动发动机12。
[0090] 根据另一个示例，车辆10不包括起动机28。在该示例中，方法100不包括步骤130至134，即，当存储在KERS中的能量水平低于预定低阈值时，不停止发动机12。
[0091] 根据另一个示例，KERS20不是飞轮，而是适于将车辆10的动能存储为机械能的另一种系统，例如诸如使用压缩空气或气体的系统，或者液压系统。
[0092] 本文中所用的术语仅仅是出于描述特定方面的目的，并且并不打算限制本公开。如本文所用，除非上下文另有明确指明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”意图同样包括复数形式。如本文中所使用，术语“和/或”包括相关列出项目中的一者或多者的任何和所有组合。应当进一步理解，本文使用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所述特征、整数、动作、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、动作、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
[0093] 应当理解，尽管可以在本文中使用术语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，并且类似地，第二元件可被称为第一元件。
[0094] 在本文中可使用诸如“在……下方”或“在……上方”、或“上部”或“下部”、或“水平”或“竖直”等相对术语来描述一个元件与另一个元件的关系，如图中所示。应当理解，除了图中所描绘的取向之外，这些术语和上文所讨论的术语还意图涵盖装置的不同取向。应当理解，在元件被称为“连接”或“联接”到另一个元件时，所述元件可直接连接或联接到另一个元件或者可存在中间元件。相比之下，当元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一个元件时，不存在中间元件。
[0095] 除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。还应当理解，除非本文有明确定义，否则本文使用的术语应当被解释为含义与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致，而不应以理想化或过于形式化的意义来解释。
[0096] 应当理解，本公开不限于上述和附图中所示的各方面；相反，本领域技术人员将认识到可以在本公开和所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。在附图和说明书中，仅出于说明的目的而不是出于限制目的已经公开了各方面，公开的范围在所附权利要求中进行阐述。
