再生制動(dòng)和變矩器控制的制作方法
【專利摘要】一種控制車輛再生制動(dòng)的方法包括：如果變矩器離合器為鎖定該狀態(tài)則減小再生制動(dòng)，以使再生制動(dòng)扭矩在變矩器離合器由于車輛速度達(dá)到參考速度而打開以前達(dá)到零；如果變矩器離合器預(yù)定要打開，則減小再生制動(dòng)，以使再生制動(dòng)扭矩可在變矩器離合器由于車輛速度達(dá)到參考速度而打開以前達(dá)到零；以及運(yùn)用車輪制動(dòng)來制動(dòng)車輛。
【專利說明】再生制動(dòng)和變矩器控制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種用于混合動(dòng)力電動(dòng)車中控制再生制動(dòng)事件的方法，其中混合控制與變矩器控制相配合。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力電動(dòng)車燃油經(jīng)濟(jì)性的最大化，通過用電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)事件過程中的再生制動(dòng)來節(jié)約能源成為該系統(tǒng)的主要組成部分。高電壓電池可以在車輛減速時(shí)通過再生制動(dòng)來充電。另一方面，為保持車輛安全，當(dāng)再生制動(dòng)其本身不能夠滿足駕駛員的需求時(shí)，傳統(tǒng)的摩擦制動(dòng)也會(huì)被使用。在再生制動(dòng)變得不可用或效率低下之前的低速下；再生制動(dòng)扭矩應(yīng)該逐漸下降至零，并且傳統(tǒng)摩擦制動(dòng)扭矩應(yīng)該逐漸增大至駕駛員的需求，以促進(jìn)制動(dòng)扭矩平穩(wěn)地過渡。這個(gè)過程被稱為再生制動(dòng)扭矩融合。因此，能夠以合意的車輛駕駛性能、燃料效率以及車輛安全性滿足駕駛員的制動(dòng)需求。
[0003]在模塊式的混合動(dòng)力電動(dòng)車中，有級(jí)式變速器和變矩器位于電動(dòng)機(jī)和連接有車輪的驅(qū)動(dòng)橋之間。在再生制動(dòng)的過程中，車輛的動(dòng)能通過變速器和變矩器來旋轉(zhuǎn)電機(jī)為高電壓電池充電。為了將車輛動(dòng)能充分地傳遞至電動(dòng)機(jī)，變矩器離合器必須鎖定。如果變矩器必須打開，車輛動(dòng)能將會(huì)傳遞得更少。在這種情況下，再生制動(dòng)扭矩融合應(yīng)該在變矩器打開前完成以防止電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]一種控制車輛再生制動(dòng)的方法包括:如果變矩器離合器為鎖定，則減小再生制動(dòng)，以使再生制動(dòng)扭矩在變矩器離合器由于車輛速度達(dá)到參考速度而打開以前達(dá)到零；如果變矩器離合器預(yù)定要打開，則減小再生制動(dòng)，以使再生制動(dòng)扭矩在變矩器離合器由于車輛速度達(dá)到參考速度而打開以前達(dá)到零；以及運(yùn)用車輪制動(dòng)來制動(dòng)車輛。
[0005]燃油經(jīng)濟(jì)性，駕駛性能以及車輛安全性是混合動(dòng)力電動(dòng)車控制的主要關(guān)注問題。變矩器與再生制動(dòng)系統(tǒng)控制之間的配合提供了動(dòng)態(tài)的、即時(shí)的再生制動(dòng)融合(blend-out)控制，這有益于燃油經(jīng)濟(jì)性，駕駛性能以及車輛安全性。首先，變矩器離合器打開狀態(tài)的預(yù)測(cè)和通知允許再生制動(dòng)系統(tǒng)在變矩器離合器打開之前充分利用時(shí)機(jī)獲得盡可能多的動(dòng)能。其次，斜坡曲線(ramp curve)提供了平穩(wěn)的扭矩過渡。
[0006]優(yōu)選實(shí)施例的適用范圍通過以下詳盡的說明書、權(quán)利要求以及附圖會(huì)變得更明顯。需要了解的是，說明書和具體實(shí)施例雖然顯示了發(fā)明的較佳實(shí)施方案，但其僅以例示方式給出。所述方案的各類變動(dòng)和修訂將對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說變得明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]通過參照以下描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將會(huì)更容易理解，其中:
[0008]圖1是顯示用于機(jī)動(dòng)車輛的模塊化混合動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖；
[0009]圖2A和2B包括了一種在與變矩器離合器運(yùn)行的配合中用于控制再生制動(dòng)扭矩融合的算法的流程圖；以及
[0010]圖3包括了一些圖表，該圖表說明了與變矩器控制時(shí)間圖相配合的再生制動(dòng)扭矩融合控制。
【具體實(shí)施方式】
[0011]首先參考圖1，并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)10包含內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12，發(fā)動(dòng)機(jī)斷開離合器14，電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16，變速箱液壓泵18，變矩器20，變矩器鎖止離合器22，傳動(dòng)裝置24，最終傳動(dòng)裝置26，軸28、29以及從動(dòng)輪30。由低電壓電池34驅(qū)動(dòng)的低電壓?jiǎn)?dòng)器32在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)12和進(jìn)行持續(xù)燃燒時(shí)曲柄啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。高電壓電池36為發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16提供電力。
[0012]變矩器20為液壓耦合器，其在泵輪(impeller)與渦輪之間產(chǎn)生液動(dòng)力驅(qū)動(dòng)連接，其中泵輪當(dāng)離合器14閉合時(shí)驅(qū)動(dòng)地與發(fā)動(dòng)機(jī)12相連接，而渦輪驅(qū)動(dòng)地與從動(dòng)輪30相連接。
[0013]變矩器鎖止離合器22交替地打開和閉合變矩器渦輪與軸38之間的驅(qū)動(dòng)連接。
[0014]裝備有該動(dòng)力系統(tǒng)10的車輛能夠產(chǎn)生電驅(qū)動(dòng)和混合電驅(qū)動(dòng)，并且不僅能夠通過再生制動(dòng)給電池36充電，即在制動(dòng)事件過程中將車輛動(dòng)能回收并轉(zhuǎn)化為可以保存在電池36中的電能，還能運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)為電池36充電。
[0015]混合動(dòng)力電動(dòng)車中的燃料經(jīng)濟(jì)效益主要是由其實(shí)行再生制動(dòng)的能力產(chǎn)生的。在動(dòng)力系統(tǒng)10中，電動(dòng)機(jī)16通過變矩器20、傳動(dòng)裝置24以及最終傳動(dòng)裝置26與車輪耦合。如果變矩器離合器22滑動(dòng)，則變矩器20通過液壓路徑與機(jī)械路徑相結(jié)合來傳遞扭矩。如果變矩器離合器22完全打開，則扭矩僅能通過液壓路徑來傳遞。如果變矩器離合器22完全鎖定，則扭矩僅能通過機(jī)械路徑來傳遞。
[0016]在再生制動(dòng)過程中，扭矩由車輪30被傳遞至電機(jī)16。如果離合器22是打開的，則變矩器反向傳遞扭矩的能力是十分有限的。為了運(yùn)用再生制動(dòng)回收最多的動(dòng)能，變矩器離合器22應(yīng)該在車輛減速時(shí)保持鎖定狀態(tài)。
[0017]然而，變矩器離合器22由于各種各樣的原因必須打開。當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速低時(shí)，離合器22必須打開以便使電動(dòng)機(jī)和/發(fā)動(dòng)機(jī)12不會(huì)停止。當(dāng)離合器22打開時(shí)，液壓路徑作為耦合器來將扭矩平穩(wěn)地傳遞給車輪30。
[0018]所述控制協(xié)調(diào)再生制動(dòng)系統(tǒng)控制和變矩器控制。在再生制動(dòng)運(yùn)行過程中，車輛控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)制動(dòng)扭矩中再生制動(dòng)部分和制動(dòng)扭矩中傳統(tǒng)摩擦部分，以確保整體制動(dòng)扭矩滿足駕駛員的制動(dòng)需求和車輛減速的性能。如果由于一些原因，再生制動(dòng)扭矩必須減小，則必須加以控制以便使再生制動(dòng)扭矩平穩(wěn)地減小以及與此同時(shí)傳統(tǒng)摩擦制動(dòng)扭矩能夠填補(bǔ)其空缺。該控制過程稱為再生扭矩融合。在維持不打折扣的整體的車輛減速性能和安全性能時(shí)，再生扭矩融合控制關(guān)于制動(dòng)扭矩的來源和兩種來源對(duì)制動(dòng)扭矩的貢獻(xiàn)度變化應(yīng)該對(duì)車輛再生扭矩融合操作者來說是明顯的。
[0019]在再生扭矩融合控制過程中，制動(dòng)扭矩的再生部分相對(duì)于總的制動(dòng)扭矩減小。這種減小稱為再生扭矩傾斜下降。
[0020]圖2A和圖2B的流程圖闡明了用于控制與變矩器離合器22操作相配合的再生制動(dòng)扭矩融合的控制算法40的各個(gè)步驟?？刂扑惴?0被分為3個(gè)階段。在階段I中，變矩器控制預(yù)測(cè)是否要在一段時(shí)間內(nèi)打開變矩器。如果變矩器即將打開，則控制預(yù)測(cè)變矩器打開時(shí)車輛的速度。在第2階段，變矩器控制命令變矩器離合器22打開，并繼續(xù)監(jiān)控離合器22在任何正常和緊急情況下變矩器打開時(shí)的狀態(tài)。在第3階段，控制確定并報(bào)告變矩器實(shí)際打開狀態(tài)。
[0021]在再生制動(dòng)運(yùn)行過程中，車輛控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)制動(dòng)扭矩中的再生制動(dòng)部分與制動(dòng)扭矩中的傳統(tǒng)摩擦部分，以確保整體制動(dòng)扭矩滿足駕駛員的制動(dòng)需求和車輛的減速性能。如果由于一些原因，再生制動(dòng)扭矩必須減小，則必須加以控制以便使再生制動(dòng)扭矩平穩(wěn)地減小以及與此同時(shí)傳統(tǒng)摩擦制動(dòng)扭矩能夠填補(bǔ)其空缺。該控制過程稱為再生制動(dòng)扭矩融合。成功的再生制動(dòng)扭矩融合控制在制動(dòng)扭矩來源和貢獻(xiàn)度變化方面對(duì)于車輛駕駛員來說應(yīng)該是明顯的，以及產(chǎn)生不打折扣的整體的車輛減速性能和安全性能。
[0022]在再生制動(dòng)融合控制過程中，制動(dòng)扭矩中的再生部分減小了其在整體制動(dòng)扭矩中的貢獻(xiàn)度。這種制動(dòng)扭矩中的再生制動(dòng)部分的減小稱為再生制動(dòng)扭矩傾斜下降。
[0023]再生制動(dòng)融合控制要在所有三個(gè)階段與變矩器打開控制保持一致。在每個(gè)階段的再生制動(dòng)扭矩融合是通過被設(shè)計(jì)為單調(diào)遞減的傾斜率(ramp rat1)來控制的，擁有不同的可校準(zhǔn)的持續(xù)時(shí)間，直到融合完成。在第I階段，融合持續(xù)時(shí)間將與用于變矩器的打開預(yù)測(cè)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)。在第2階段，持續(xù)時(shí)間將與變矩器在常規(guī)或緊急打開事件中打開運(yùn)行的時(shí)間相對(duì)應(yīng)。在第3階段，再生制動(dòng)扭矩將由于變矩器離合器打開而立即減小至零。為確保平穩(wěn)的扭矩過渡，在第I階段和第2階段中，傾斜率變化率是基于完成事件的預(yù)期時(shí)間和目標(biāo)傾斜率與變矩器上一個(gè)相位變化時(shí)的傾斜率的差來計(jì)算的。在步驟42，車輛正常運(yùn)行，沒有再生制動(dòng)，變矩器離合器22完全鎖定。
[0024]在步驟44，執(zhí)行測(cè)試以確定再生制動(dòng)是否發(fā)生。如果測(cè)試44的結(jié)果為邏輯錯(cuò)誤，則控制回到步驟42。
[0025]如果測(cè)試44的結(jié)果為邏輯正確，則在步驟46執(zhí)行測(cè)試以確定變矩器離合器22是鎖定、正在打開或打開。如果變矩器離合器22為打開狀態(tài)，則通過設(shè)置任何再生制動(dòng)扭矩請(qǐng)求至零，于步驟48開始第3階段控制。然后控制前進(jìn)至步驟50，傳統(tǒng)制動(dòng)扭矩，即由摩擦產(chǎn)生的車輪制動(dòng)，增大至可以滿足整體車輛制動(dòng)扭矩的需求。
[0026]如果測(cè)試46得出變矩器離合器22為鎖定，在步驟52基于適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)速率傳感器的輸出結(jié)果來確定當(dāng)前車輛速度和車輛減速速率。
[0027]在步驟54，將確定預(yù)測(cè)車輛速度，該速度是基于可校正的預(yù)測(cè)時(shí)間內(nèi)的當(dāng)前車輛速度和車輛減速速率而確定的。
[0028]在步驟56，執(zhí)行測(cè)試以確定預(yù)測(cè)車輛速度是否低于參照變矩器解鎖速度。如果測(cè)試56的結(jié)果為否，在步驟58中確定車輛在變矩器離合器22鎖定狀態(tài)下運(yùn)行后，控制回到步驟42。
[0029]如果測(cè)試56的結(jié)果為是，在步驟60，因變矩器離合器22在預(yù)測(cè)時(shí)段即將打開而開始第I階段的控制。
[0030]在步驟62，再生制動(dòng)扭矩漸變傾斜下降速率根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)度而確定。
[0031]在步驟64，再生制動(dòng)扭矩請(qǐng)求基于傾斜下降速率而減小，直至再生制動(dòng)扭矩請(qǐng)求為零。然后控制前進(jìn)至步驟50。
[0032]如果測(cè)試46得出變矩器離合器22為正在打開，在步驟66執(zhí)行測(cè)試以確定變矩器離合器22是在正常事件還是在緊急事件下打開的。
[0033]如果測(cè)試66得出結(jié)果表明是緊急事件導(dǎo)致了變矩器離合器22的打開，則在步驟68由于變矩器離合器22在緊急情況下的打開而開始第2a階段的控制。在步驟70，再生制動(dòng)扭矩傾斜下降速率基于緊急情況打開的時(shí)間長(zhǎng)度建立。
[0034]在步驟72，再生制動(dòng)扭矩請(qǐng)求基于傾斜下降速率減小，直至再生制動(dòng)扭矩請(qǐng)求將至零。然后控制前進(jìn)至步驟50。
[0035]但是如果測(cè)試66得出結(jié)果表明是正常事件導(dǎo)致了變矩器離合器22的打開，則在步驟74由于變矩器離合器22在正常情況下的打開而開始第2b階段。
[0036]在步驟76，再生制動(dòng)扭矩傾斜下降速率基于正常情況打開的時(shí)間長(zhǎng)度而建立的。
[0037]在步驟78，再生制動(dòng)扭矩請(qǐng)求基于傾斜下降速率減小，直至再生制動(dòng)扭矩請(qǐng)求將至零。然后控制前進(jìn)至步驟50。
[0038]圖3說明了 MHT (模塊化混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng))混合動(dòng)力電動(dòng)車典型的再生制動(dòng)運(yùn)行事件。當(dāng)變矩器鎖定100且車輛駕駛員通過踩制動(dòng)踏板102發(fā)起制動(dòng)請(qǐng)求時(shí)，再生制動(dòng)運(yùn)行。負(fù)的總制動(dòng)扭矩，包括再生制動(dòng)扭矩和傳統(tǒng)摩擦制動(dòng)扭矩，滿足駕駛員制動(dòng)扭矩的需求。再生制動(dòng)扭矩在電動(dòng)機(jī)16中用于為高壓電池36補(bǔ)充電力。
[0039]在再生制動(dòng)過程中，當(dāng)車輛速度以特定減速速率104減小時(shí)，車輛減速?；谲囕v速度以及車輛減速速率，在可校正的預(yù)測(cè)時(shí)間窗口 108內(nèi)，可計(jì)算出預(yù)測(cè)車輛速率。當(dāng)該預(yù)測(cè)車輛速率跨越到低于變矩器解鎖速率臨界值110時(shí)，變矩器離合器22即將在預(yù)測(cè)期108內(nèi)打開。然后，負(fù)的再生制動(dòng)扭矩112在預(yù)測(cè)期間108內(nèi)并基于預(yù)測(cè)期間108傾斜下降114。
[0040]當(dāng)實(shí)際車輛速度104在116跨越到低于變矩器解鎖速率臨界值110時(shí)，變矩器離合器22處于打開階段118。如果還沒有傾斜下降至零，再生制動(dòng)扭矩將基于打開時(shí)間繼續(xù)傾斜下降。
[0041]變矩器離合器22實(shí)際打開120時(shí)，如果還沒有傾斜下降至零，再生制動(dòng)扭矩會(huì)立即在122設(shè)置為零。這樣可以確保當(dāng)變矩器離合器22打開時(shí)沒有再生制動(dòng)。
[0042]與此同時(shí)，貫穿整個(gè)再生制動(dòng)事件，控制傳統(tǒng)摩擦制動(dòng)扭矩124以填補(bǔ)由于再生制動(dòng)扭矩變化造成的任何空缺。從而使總體為負(fù)的制動(dòng)扭矩126總是滿足駕駛員對(duì)制動(dòng)扭矩的需求。
[0043]在128、130和132的再生制動(dòng)事件過程中，會(huì)產(chǎn)生齒輪比轉(zhuǎn)變。
[0044]按照專利法相關(guān)規(guī)定，優(yōu)選方案已經(jīng)說明。然而，需要注意的是，與具體說明和描述不同的可選方案也可以實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.一種控制再生制動(dòng)的方法，其特征在于，包含: (a)運(yùn)用車輪制動(dòng)扭矩和再生制動(dòng)扭矩來制動(dòng)車輛； (b)在一時(shí)間階段以設(shè)定速度減小再生制動(dòng)扭矩，以使再生制動(dòng)扭矩在變矩器離合器打開前達(dá)到零； (c)隨著再生制動(dòng)扭矩減小增加車輪制動(dòng)扭矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 如果變矩器離合器鎖定，則減小再生制動(dòng)，以及 變矩器離合器是由于車輛速度達(dá)到參考車輛速度而打開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 如果變矩器離合器預(yù)定要打開，則減小再生制動(dòng)，以及 變矩器離合器是由于車輛速度達(dá)到參考車輛速度而打開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)進(jìn)一步包含: 預(yù)測(cè)應(yīng)當(dāng)在所述時(shí)間階段結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的車輛速度； 如果所述預(yù)測(cè)車輛速度低于參考車輛速度，確定應(yīng)當(dāng)在所述時(shí)間階段中產(chǎn)生的再生制動(dòng)扭矩減小速率，以使再生制動(dòng)扭矩在所述時(shí)間階段結(jié)束時(shí)降低至零；以及在所述時(shí)間階段內(nèi)以所述速率減小再生制動(dòng)扭矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，預(yù)測(cè)在所述時(shí)間階段結(jié)束時(shí)應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生的車輛速度是根據(jù)當(dāng)前車輛速度、當(dāng)前車輛減速度以及所述時(shí)間階段長(zhǎng)短進(jìn)行計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含，如果所述預(yù)測(cè)車輛速度低于參考車輛速度，則在變矩器離合器處于鎖定狀態(tài)時(shí)運(yùn)行車輛。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104442797SQ201410497848
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】戴征宇, 趙亞楠, 費(fèi)利克斯·尼多瑞左夫, 馬克·S·山崎, 小菲利普·J·維特 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司