專利名稱：用于控制包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)的車輛的再生制動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車輛中的再生制動(dòng)的控制。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明的主題是用于控制裝備有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和/或至少一個(gè)電動(dòng)機(jī) 的車輛的再生制動(dòng)的方法。本發(fā)明可應(yīng)用于任何裝備有至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)和相關(guān)蓄電裝置特別是蓄電池的機(jī) 動(dòng)車輛，而不管該機(jī)動(dòng)車輛是嚴(yán)格地電動(dòng)車輛還是包括與至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)械有關(guān)的內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力車。
背景技術(shù)：
再生制動(dòng)功能通常是與車輛制動(dòng)踏板分開的。在這些情況下，動(dòng)力傳動(dòng)系(GMP) 控制系統(tǒng)控制由制動(dòng)片施加到車輪上的制動(dòng)力，以便優(yōu)化能量的回收。因此，當(dāng)駕駛員踩下 制動(dòng)踏板時(shí)，GMP控制單元可以達(dá)到取消由制動(dòng)片施加的力的程度(不耗散動(dòng)能)，以使電 動(dòng)機(jī)回收能量達(dá)到最大。文獻(xiàn)FR2230515說明了這種系統(tǒng)，其中再生制動(dòng)的水平與制動(dòng)踏板被踩下的程度 相關(guān)。更具體地說，提供再生制動(dòng)的電流的強(qiáng)度直接取決于制動(dòng)踏板的位置，而不考慮車輛 的狀況(速度、蓄電池的電荷水平等)?，F(xiàn)在，可能希望在某些情況下，尤其是當(dāng)蓄電池已經(jīng) 處于高電荷水平時(shí)，調(diào)節(jié)充電電流，以避免損壞蓄電池。文獻(xiàn)US20020030408說明了另一種控制車輛的再生制動(dòng)的方法，所述再生制動(dòng)根 據(jù)來自駕駛員的制動(dòng)需要及前后車橋組件之間的平衡比來調(diào)節(jié)。然而，常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)是與 這種控制分開的，因而增加了系統(tǒng)的成本。此外，計(jì)算再生制動(dòng)設(shè)定點(diǎn)的方法未考慮任何當(dāng) 腳離開踏板時(shí)使車輛減速的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，這可能當(dāng)從制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到腳離開踏板狀態(tài)時(shí)導(dǎo) 致減速的不連續(xù)性。駕駛性能在這些狀況下可能受到損失?？傊阎姆椒ú荒軆?yōu)化車輛中的電能管理，并因此在混合動(dòng)力車的情況下不 能使燃料消耗最少，或者在電動(dòng)車輛的情況下使范圍最大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是當(dāng)計(jì)算動(dòng)力傳動(dòng)系的全部運(yùn)行點(diǎn)時(shí)考慮再生制動(dòng)，以便使與制動(dòng) 相關(guān)的能量損失最小。為此，本發(fā)明提出針對(duì)由GMP施加到車輪上的制動(dòng)力計(jì)算設(shè)定點(diǎn)，該制動(dòng)力包括 再生制動(dòng)力，該設(shè)定點(diǎn)與制動(dòng)踏板被踩下(壓下)的程度和由車輛的主制動(dòng)器施加到車輪 上的制動(dòng)力之間的關(guān)系無關(guān)。按照本發(fā)明，將電動(dòng)機(jī)通過再生制動(dòng)所提供的額外制動(dòng)力簡(jiǎn)單地添加到由車輛的 主制動(dòng)器所施加的制動(dòng)力上。按照本發(fā)明的一種特定實(shí)施例，GMP車輪制動(dòng)設(shè)定點(diǎn)(Fr_COnS_brake)用下面的 關(guān)系式限定Fr_cons—brake = Fr_min_0+ β (brake—pdl) X (Fr_min_1-Fr_min_0)
式中-β是制動(dòng)器踏板的位置的函數(shù)，由例如從范圍
到范圍
限定，-Fr_min-0是能要求的GMP的最小的力，以及-Fr_min_l是再生制動(dòng)的就絕對(duì)值而言的最大水平。由于這些步驟，電動(dòng)機(jī)械的再生制動(dòng)力被添加到耗散式制動(dòng)力上如果車輛減速 太多，則駕駛員減少他對(duì)制動(dòng)踏板的輸入，并對(duì)耗散式制動(dòng)(通過耗散制動(dòng))系統(tǒng)提出較少 的要求。


從下面參照附圖對(duì)一個(gè)非限制性實(shí)施例的說明中將顯而易見本發(fā)明的其它特征 和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1作為例子示出用于包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力車的一種 控制構(gòu)造，圖2示出力的最小和最大包絡(luò)線，圖3示出再生制動(dòng)的校準(zhǔn)，圖4補(bǔ)充該示圖，圖5示出耗散式制動(dòng)力和再生制動(dòng)力如何相互疊加，以及圖6示出本發(fā)明的可供選擇的形式。
具體實(shí)施例方式在所有附圖中，任意地選擇來說明控制構(gòu)造，該控制構(gòu)造用在車輪/車輛速度參 考系處的力限定。這種表示目的在于著重指出在車輛車輪處的所有運(yùn)動(dòng)影響。在車輪處的 力的概念等效于在車輪處的轉(zhuǎn)矩的概念。圖1示出-動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元(CGMP)，它的主要目的為下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)制定設(shè)定點(diǎn)內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)(Mth)、變速箱(BV)、底盤等，-電技術(shù)控制單元(計(jì)算機(jī))(CE)，它的任務(wù)是操縱整個(gè)電技術(shù)系統(tǒng)(蓄電池 (BAT)、變換器、電動(dòng)機(jī)(MEl-MEN))，以便實(shí)現(xiàn)從CGMP接收的設(shè)定點(diǎn)，-內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(CMth)，它的任務(wù)是操縱發(fā)動(dòng)機(jī)(Mth)上所有必要的元件， 以便實(shí)現(xiàn)CGMP所提出的設(shè)定點(diǎn)，-變速箱控制單元(CBV)，它的任務(wù)是操縱變速箱(BV)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)CGMP 的設(shè)定點(diǎn)，-底盤控制單元(CCH)，它的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)CGMP所提出的設(shè)定點(diǎn)。 GMP控制單元的任務(wù)是將駕駛員的動(dòng)作解釋成執(zhí)行機(jī)構(gòu)能理解的設(shè)定點(diǎn)。一般，利 用下列關(guān)系式將加速踏板的位置轉(zhuǎn)換成GMP電機(jī)力設(shè)定點(diǎn)Fr_C0ns Fr_cons = Fr_min_0+ α (accel_pdl)X (Fr_max_Fr_min_0)，式中Fr_min_0 對(duì)應(yīng)于GMP可能需要的最小力的包絡(luò)線；Fr_max 對(duì)應(yīng)于GMP可能需要的力的最大包絡(luò)線；α是加速踏板的函數(shù)，限定在區(qū)間W ； 100]至區(qū)間W ；1]中，使得例如可能使解釋加速踏板的位置的方法具有漸進(jìn)性(平順性)。對(duì)于電動(dòng)車輛(沒有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))，包絡(luò)線Fr_min_0表征車輛的自然減速輪廓 (即，腳離開踏板的輪廓)，該包絡(luò)線Fr_min_0可在考慮有關(guān)電技術(shù)系統(tǒng)(對(duì)蓄電池功率的 限制、電動(dòng)機(jī)能提供的最小轉(zhuǎn)矩等)的情況下被標(biāo)定。在混合動(dòng)力車(有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))的情況下，由于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行(例如，當(dāng)蓄電 池充滿電時(shí))或不運(yùn)行(隨后提供發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)不運(yùn)行)的情況下可能發(fā)生自然減 速，所以情況不同。為了保證無論內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行還是關(guān)閉駕駛員都經(jīng)歷同等的減速作用， 可以選擇將包絡(luò)線Fr_min_0限定為盡可能地接近內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉而 減速期間，則是具有重現(xiàn)由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的水平的任務(wù)的電動(dòng)機(jī)。圖2以車輛速度(Vveh) /車輪處的力(F)為參照系示出曲線Fr_max (GMP所需力 的最大包絡(luò)線)和曲線Fr_min_0 (在腳離開的情況下的最小包絡(luò)線)。這兩個(gè)曲線在該參 照系中界定GMP設(shè)定點(diǎn)隨加速踏板的踩下而改變的區(qū)域Z(accel_pdl)。代表車輛在標(biāo)稱條 件(平坦路面，無風(fēng)等)下向前行駛的阻力的曲線(C)將在該設(shè)定點(diǎn)變化區(qū)的終端處與最 大包絡(luò)線Fr_max相交。以與用于牽引的GMP設(shè)定點(diǎn)(Fr_COnS)相同的方式，本發(fā)明將利用下面的關(guān)系式 引入制動(dòng)下的GMP設(shè)定點(diǎn)(Fr_C0ns_brake)的計(jì)算Fr_cons_brake = Fr_min_0+ β (brake_pdl)X (Fr_min_1-Fr_min_0)式中-β是制動(dòng)器踏板的位置的函數(shù)，限定在例如從范圍W ； 100]至范圍W ；1]；該函 數(shù)使得可以對(duì)給定的制動(dòng)踏板位置標(biāo)定希望的再生制動(dòng)的水平，-Fr_min_l對(duì)應(yīng)于車輛所需的再生制動(dòng)的最大水平(按絕對(duì)值計(jì))。圖3示出本發(fā)明的另一方面，其涉及再生制動(dòng)的最大水平(Fr_min_l)的標(biāo)定。與 圖2相同的曲線相疊加，我們現(xiàn)在也有用于再生制動(dòng)的最大包絡(luò)線(Fr_min_l)，該最大包 絡(luò)線與腳離開踏板情況下的最小包絡(luò)線(Fr_min_0)的曲線一起限定一區(qū)域，在該區(qū)域中 GMP設(shè)定點(diǎn)隨著制動(dòng)踏板的踩下(brake_pdl)而變化。假定再生制動(dòng)僅在車輛的電技術(shù)系 統(tǒng)的狀況允許時(shí)(尤其是，沒有故障、蓄電池充電未飽和)才發(fā)生，則再生制動(dòng)的水平限于 消除它可被駕駛員接受的水平。這種設(shè)計(jì)方案意味著當(dāng)沒有再生制動(dòng)時(shí)，駕駛員不會(huì)獲得 不良制動(dòng)的印象。圖4示出制動(dòng)踏板的位置函數(shù)β = f(brake_pdl)的一個(gè)校準(zhǔn)(加權(quán))示例。該 校準(zhǔn)使函數(shù)β在水平1處飽和，而從中間制動(dòng)踏板位置著手。它使得一旦制動(dòng)踏板被踩下 超出某一點(diǎn)則所有許可的再生制動(dòng)都能被利用。在一般情況下，即考慮到對(duì)相應(yīng)踏板的加速或制動(dòng)需求(aCCel_pdl，brake_pdl)， 因此可作為加速和制動(dòng)踏板的位置的函數(shù)如下計(jì)算GMP車輪力設(shè)定點(diǎn)Fr_C0ns Fr_cons (accel_pdl, brake_pdl) = Fr_min_0+α (accel_pdl)X (Fr_max-Fr_min_0)+β (brake_pdl)X (Fr_min_l-Fr_min_0)然而，一旦計(jì)算好，該設(shè)定點(diǎn)就在應(yīng)用之前在第二組件中被處理，該第二組件(在 需要時(shí))使其飽和，同時(shí)考慮電技術(shù)約束(蓄電池充電水平等)和底盤約束，所有這一切的 目的是保證車輛在所有情況下都保持穩(wěn)定。
5
所計(jì)算的車輪力設(shè)定點(diǎn)因此包括再生制動(dòng)力，但不改變制動(dòng)踏板被踩下的程度和 由主制動(dòng)系統(tǒng)施加到車輪上的制動(dòng)力之間的關(guān)系。例如，在液壓制動(dòng)系統(tǒng)的情況下，這種策 略使得能在制動(dòng)踏板的位置和主缸所施加的力之間保持固定的關(guān)系。如圖5中所示一其中示出制動(dòng)力F和制動(dòng)踏板的位置(Brake_pdl)之間的關(guān)系， 將再生制動(dòng)力(Er)簡(jiǎn)單地加到由車輛的主制動(dòng)器施加的常規(guī)制動(dòng)力(Ec)上。該圖中假 定了在給定車輛速度下仿射的制動(dòng)踏板的位置brake_pdl和制動(dòng)器所施加的力之間的關(guān) 系。因此，只要能實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，就可以較少地對(duì)制動(dòng)器提出要求。具體地說，如果在任何給 定時(shí)刻駕駛員希望具有幅度為Fr_0 (見圖5)的制動(dòng)一其對(duì)應(yīng)于將制動(dòng)踏板向下踩到位置 bl (有再生制動(dòng)時(shí))，則他必須在沒有再生制動(dòng)的情況下將該踏板向下踩到位置b2 > bl。 因此，將制動(dòng)力調(diào)節(jié)到所需水平的是駕駛員。本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)，尤其是-對(duì)于未裝備有分開的制動(dòng)系統(tǒng)的混合GMP，它能在制動(dòng)下更好的回收能量，-它使得可進(jìn)行對(duì)駕駛員來說實(shí)際上透明的再生制動(dòng)控制，駕駛員因此可以安排 基本恒定的制動(dòng)水平，而與所采用的運(yùn)行模式(內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力或電動(dòng)技術(shù))無關(guān)，-對(duì)于同樣的減速要求來說，它對(duì)常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)的需求較少，從而使該系統(tǒng)更持久 耐用，_它使得可設(shè)置再生制動(dòng)功能而不必承擔(dān)分開的制動(dòng)系統(tǒng)的超額費(fèi)用，-它可供蓄電池在減速下(對(duì)沒有分開式制動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng))更好的再充電，而同時(shí) 減少制動(dòng)器的使用。除了這些主要優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明使得可以容易地引入“碰撞前制動(dòng)”功能，該功能 在于檢測(cè)緊急制動(dòng)情況，以便甚至在制動(dòng)踏板被踩下之前能立即制動(dòng)。為此，對(duì)參數(shù)β [= f(brake_pdl)]而言需要滿足的是建造成起緊急制動(dòng)指示器δ的作用，該指示器δ位于 0(無緊急情況)和1(迫切的緊急制動(dòng))之間，如圖6中所示。參數(shù)β可以是制動(dòng)踏板的位置和緊急制動(dòng)指示器二者的函數(shù)，因此保證再生制 動(dòng)的連續(xù)性。這種預(yù)期使得能減少車輛的制動(dòng)距離而同時(shí)貯存能量?？傊瑧?yīng)該強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)有技術(shù)中已知的分開的再生制動(dòng)系統(tǒng)都比本發(fā)明所提出的解 決方案的成本高。本發(fā)明的解決方案在不改變將制動(dòng)踏板的位置與由制動(dòng)片所提供的制動(dòng) 力相聯(lián)系這一規(guī)則的情況下使用，而這本身遵守安全要求。由于本發(fā)明，能夠在任何給定時(shí)間在駕駛員可容忍的限度內(nèi)實(shí)施最大可能的再生 制動(dòng)水平，此外，對(duì)修改與制動(dòng)踏板的每個(gè)位置相關(guān)聯(lián)的常規(guī)制動(dòng)設(shè)定點(diǎn)不再有任何要求。 因此，本發(fā)明能適用于另外裝配有任何類型制動(dòng)的車輛。本發(fā)明能回收一部分在制動(dòng)狀態(tài)中消耗的動(dòng)能，而沒有任何與加入分開的制動(dòng)系 統(tǒng)有關(guān)的額外費(fèi)用。最后，如上所述，再生制動(dòng)現(xiàn)在對(duì)駕駛員來說完全是透明的，因?yàn)樵偕苿?dòng)設(shè)定點(diǎn) 僅考慮駕駛性能，而同時(shí)在所有駕駛情況之間具有完美的制動(dòng)的連續(xù)性。
權(quán)利要求
一種控制車輛的再生制動(dòng)的方法，該車輛裝備有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和/或至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，為由動(dòng)力傳動(dòng)系施加到車輪上的制動(dòng)力計(jì)算設(shè)定點(diǎn)，該制動(dòng)力包括再生制動(dòng)力，該設(shè)定點(diǎn)獨(dú)立于制動(dòng)踏板被踩下的程度與由車輛的主制動(dòng)器施加到車輪上的制動(dòng)力之間所存在的關(guān)系，動(dòng)力傳動(dòng)系車輪制動(dòng)設(shè)定點(diǎn)(Fr_cons_brake)由下面的關(guān)系式限定Fr_cons_brake＝Fr_min_0+β(brake_pdl)×(Fr_min_1 Fr_min_0)式中 β是由區(qū)間
到區(qū)間
限定的、制動(dòng)踏板的位置的函數(shù)， Fr_min_0是動(dòng)力傳動(dòng)系(當(dāng)未踩下踏板時(shí))能要求的最小的力， Fr_min_1是再生制動(dòng)的最大水平，就絕對(duì)值而言。
2.如權(quán)利要求1所述的控制再生制動(dòng)的方法，其特征在于，將電動(dòng)機(jī)通過再生制動(dòng)所 施加的額外的制動(dòng)力簡(jiǎn)單地添加到由車輛的主制動(dòng)器所施加的制動(dòng)力上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制再生制動(dòng)的方法，其特征在于，盡可能接近內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 制動(dòng)地限定該最小的力(Fr_min_0)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的控制再生制動(dòng)的方法，其特征在于，將再生制動(dòng)的最大水 平(Fr_min_l)限制于一定的水平，以便消除該再生制動(dòng)也能被駕駛員接受。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的控制再生制動(dòng)的方法，其特征在于，根據(jù)制動(dòng)踏板的位 置(brake_pdl)對(duì)再生制動(dòng)的校準(zhǔn)(β)使得一旦制動(dòng)踏板被踩下超過某一點(diǎn)，則所有被認(rèn) 可的再生制動(dòng)都變得可用。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的控制再生制動(dòng)的方法，其特征在于，利用下面類型的關(guān) 系式，根據(jù)加速器踏板或制動(dòng)踏板或者制動(dòng)器的位置的變化計(jì)算動(dòng)力傳動(dòng)系車輪力設(shè)定點(diǎn) Fr_cons(accel—pdl，brake—pdl)Fr_cons(accel—pdl，brake—pdl) = Fr—min_0+ α (accel—pdl) X (Fr—max-Fr—min—0) + β (brake—pdl) X (Fr_min_1-Fr_min_0)
7.如前述權(quán)利要求之一所述的控制再生制動(dòng)的方法，其特征在于，參數(shù)(β= f (brak_ pdl))是位于0和1之間的緊急制動(dòng)指示器(δ )的函數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的控制再生制動(dòng)的方法，其特征在于，參數(shù)(β)是制動(dòng)踏板的位 置(brak_pdl)和緊急制動(dòng)指示器(δ) 二者的函數(shù)。全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制車輛的再生制動(dòng)的方法，該車輛包括至少一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和/或至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該方法包括計(jì)算車輪處的GMP制動(dòng)力設(shè)定的，該制動(dòng)力包括再生制動(dòng)力，該設(shè)定點(diǎn)與制動(dòng)踏板被踩下和由車輛的主制動(dòng)器施加到車輪上的制動(dòng)力之間的關(guān)系無關(guān)。
文檔編號(hào)B60L7/18GK101909921SQ200880124588
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者J-M·韋斯帕斯恩 申請(qǐng)人:雷諾股份公司