专利名称：用于车辆的信息显示系统的制作方法
技术领域：
本申请的一个或者多个实施例涉及一种用于显示再生制动 (regenerativebraking)和电荷流动状态信息的系统和方法。
背景技术：
无论是客运车辆还是商用车辆均包括多个仪表(gauge)、指示物以及各种其它显 示器，以为车辆驾驶者提供关于车辆和车辆周围环境的信息。随着新技术的出现，诸如混合 动力电动汽车(HEV)具有各种新的仪表和信息显示器，以帮助驾驶者更好地获悉这些应用 新技术的车辆的操作。例如，许多HEV包括设法为驾驶者提供关于各种混合动力驱动状态 的信息的测量仪表。这些测量仪表为驾驶者指示车辆何时被引擎单独驱动，何时被电动机 单独驱动，何时同时被引擎和电动机二者驱动。类似地，显示器可指示电动机何时被作为发 电机操作，以及电动机何时对能量储存装置(例如电池)进行再充电。
关于HEV，公知的是一些驾驶者可能不理解或者不明白电池存在有限的可用范围 的事实。在该可用范围内的电荷可用性(charge available)的百分率通常被限定为电池 的荷电状态。此外，驾驶者可能不理解或者不明白电池何时或者从哪里充电或者放电。
因此，需要一种用于车辆的信息显示器以及一种显示这种信息的方法，所述方法 为驾驶者指示电池的可用的荷电状态以及电池何时或者从哪里充电或者放电。
发明内容
本发明提供一种用于车辆的信息显示系统，所述车辆包括引擎和电机，所述引擎 和电机分别是可操作的以提供用于驱动车辆的扭矩，车辆还包括电源，所述电源被构造成 向电机提供电功率，所述信息显示系统包括信息显示器，被构造成显示再生制动指示物； 控制器，被构造成接收与再生制动系统对应的再生制动信息，所述控制器还被构造成基于 再生制动信息确定再生制动状态，并且所述控制器还被构造成传输再生制动状态，使得信 息显示器显示与再生制动状态对应的再生制动指示物。 根据本发明的实施例，控制器还被构造成接收与摩擦制动系统对应的摩擦制动信 息，控制器还被构造成基于再生制动信息和摩擦制动信息确定再生和摩擦制动状态。
根据本发明的实施例，控制器还被构造成传输再生和摩擦制动状态，使得信息显 示器显示与再生和摩擦制动状态对应的再生制动指示物。 根据本发明的实施例，信息显示器还被构造成显示电荷流动状态指示物，并且控 制器还被构造成接收与电源的电荷流动对应的电荷流动信息。 根据本发明的实施例，控制器还被构造成基于电荷流动信息确定负电荷流动状 态，其中，负电荷流动状态对应于电源释放的能量超过了电源获得的能量。
根据本发明的实施例，控制器还被构造成传输负电荷流动状态，使得信息显示器 显示与负电荷流动状态对应的电荷流动指示物。 根据本发明的实施例，控制器还被构造成基于电荷流动信息确定正电荷流动状态，其中，正电荷流动状态对应于电源获得的能量超过了电源释放的能量。 根据本发明的实施例，控制器还被构造成传输正电荷流动状态，使得信息显示器
显示与正电荷流动状态对应的电荷流动指示物。 根据本发明的实施例，信息显示器还被构造成显示电荷指示物的状态，控制器还 被构造成接收与电源的荷电状态对应的电荷信息的状态。 根据本发明的实施例，控制器还被构造成基于电荷信息的状态确定荷电状态，控 制器还被构造成传输荷电状态，使得信息显示器显示与荷电状态对应的电荷指示物的状 态。
图1示出了根据本申请的一个或者多个实施例的包括信息显示器的混合动力电 动汽车的示意性显示； 图2a详细示出了图1中表示的信息显示器； 图2b示出了图2a中表示的信息显示器的另一改变视图； 图2c示出了图2a中表示的信息显示器的又一改变视图； 图2d示出了图2a中表示的信息显示器的再一改变视图； 图3是表示描述于此的本申请的至少一个实施例的简化的示例性流程图。
具体实施例方式
图1示出了车辆10的示意性显示，该车辆10包括引擎12和电机或者发电机14。 引擎12和发电机14通过功率传递装置(在该实施例中，通过行星齿轮装置16)连接。当 然，可使用其它类型的功率传递装置(包括其它齿轮组和传动装置)将引擎12连接到发电 机14。行星齿轮装置16包括环形齿轮18、齿轮架(carrier) 20、行星齿轮22和中心齿轮 24。 发电机14还可将扭矩输出到连接到中心齿轮24的轴26。类似地，引擎12将扭矩 输出到通过无源离合器(passive clutch) 32连接到轴30的曲轴28。离合器32提供保护 以克服过扭矩情况。轴30连接到行星齿轮装置16的齿轮架20，环形齿轮18连接到轴34， 轴34通过齿轮组38连接到第一组车辆驱动车轮或者第一驱动车轮36。
车辆10包括可用于将扭矩输出到连接到齿轮组38的轴的第二电机或者电动机 40。在本申请的一个或者多个实施例的范围内的其它车辆可具有不同的电机装置，例如多 于或者少于两个电机。在图1中示出的实施例中，电机装置(即，电动机40和发电机14) 均可用作电动机以输出扭矩。可选地，电动机40和发电机14分别可用作发电机，将电功率 输出到高压母线44和能量储存系统46，该能量储存系统46包括电池48和电池控制模块 (BCM)50。 电池48是能够输出电功率以控制电动机40和发电机14的高压电池。BCM 50用 作电池48的控制器。其它类型的能量储存系统可用于车辆，例如车辆IO。例如，可使用例 如电容器的装置，所述装置象高压电池一样能够存储和输出电能。可选地，可将例如燃料电 池的装置与电池和/或电容器结合使用，以为车辆10提供电功率。 如图1所示，电动机40、发电机14、行星齿轮装置16和第二齿轮组38总体上可称为传动装置52。为了控制引擎12和传动装置52的组件(S卩，发电机14和电动机40)，设 置了总体上示出为控制器54的车辆控制系统。虽然控制器54被示出为单个控制器，但是 其可包括多控制器，可使用所述多控制器来控制多车辆系统。例如，控制器54可以是车辆 系统控制器/动力系控制模块(VSC/PCM)。此外，如图l所示，本申请的一个或者多个实施 例设想BCM 50可被包含在控制器54中，并设想BCM 50可以不是单独的控制器。
控制器局域网(CAN) 56允许控制器与传动装置52和BCM 50通信。正如电池48 包括BCM 50—样，其它装置可具有它们各自的控制器。例如，引擎控制单元(ECU)可与控 制器54通信，并且可对引擎12的功能进行控制。此外，传动装置52可包括被构造成对传 动装置52中的特定组件(例如发电机14和/或电动机40)进行协调控制的传动控制模块 (TCM)。 一些或者所有这些多种控制器可构成根据本申请的控制系统。虽然在上下文中示 出和描述的车辆10为HVE，但是应该理解本申请的实施例可应用于其它类型的车辆，例如， 单独通过引擎或者单独通过电机提供动力的车辆。 在图1中还示出了制动系统58、加速器踏板60和空气调节系统62的简化示意性 显示。制动系统58可包括制动器踏板、位置传感器、压力传感器或者位置传感器和压力传 感器的一些组合件。制动系统58还可包括摩擦制动系统，该摩擦制动系统包括连接到车辆 车轮(例如，车轮36)的机械连接器，以有效地进行摩擦制动。制动系统58还可包括再生 制动系统，其中，制动能量被重新获得或者获取，并被储存为电池48中的电能。类似地，加 速器踏板60可包括一个或者多个传感器，所述一个或者多个传感器与制动系统58中的传 感器一样，与控制器54通信。 空气调节系统62也与控制器54通信。控制调节系统的开/关状态可被传到控制 器54，并且可例如基于驾驶者促动开关(driver actuated switch)的状态，或者基于以相 关功能(例如窗口除霜(window defrost))为基础的空气调节系统62的自动控制。除了 上述部件之外，车辆10还可包括信息显示系统64 (将在稍后进行详细解释)，该信息显示系 统64可为车辆10的驾驶者提供电池48的荷电状态(S0C)、荷电模式(charge mode)以及 电荷等。 图2a至图2d示出了信息显示系统64的示例性实施例。信息显示系统64可包括 信息显示器66以及包括软件(未在图2a至图2d中示出)的电子元件。信息显示器66还 可使用任何数量的模拟仪表为驾驶者指示电池48的S0C、电池48的电荷流动以及再生制动 信息。可选地，信息显示器66可使用液晶显示器(LCD)、等离子体显示器、有机发光显示器 (0LED)或者适于显示能量信息的显示状态的任何其它显示器指示电池48的S0C、电池48 的电荷流动以及再生制动信息。 通过确定目前储存在电池48中的能量与电池的最大能量容量的比率可为驾驶者 显示电池48的S0C。根据不同的情况，信息显示器66可通过将电池48的可用能量容量显 示为电池48的总的额定容量的百分数来为驾驶者指示S0C。 与区别电池48何时是满的何时是空的不同，信息显示器66可识别电池48的可用 能量范围。为了确保电池48的S0C保持在可用的能量范围内，BCM50或者控制器54可监 视电池48，以确定电池48是否会遇到过压(过充电)情况或者欠电压(充电不足)情况。 这样BCM 50或者控制器54可操作以控制能量流入到电池48或者从电池48流出，使得不 会发生充电不足或者过充电情况。
参照上述描述，图2a至图2d示出了信息显示器66的两个非限制性实施例。图 2a示出了信息显示器66和S0C指示物68。 S0C指示物68可被表示为水准器型的水平仪 ("bubble"level meter)。然而，应该理解本申请的一个或者多个实施例的S0C指示物68 能够被表示为指示线(indicator line)、柱状图(bar graph)或者可以以图示的方式为驾 驶者表示车辆10的电池48的S0C的任何其它显示指示物。 本申请的一个或者多个实施例还设想控制器54可接收关于由于电池48连续被充 电和放电而导致的电池48的可能的性能变差的信息。控制器54可使用上述信息来计算电 池48的新的S0C。接着，控制器54可传输新的S0C，使得信息显示器66通过S0C指示物68 显示新的S0C。例如，在被充电和放电多次之后，电池48会仅具有其初始额定能量容量的 大约80%的能量容量。这样，控制器54会确定并传输电池48的新的S0C值，使得信息显 示器66显示新确定的S0C值。驾驶者可获得电池48的新的相关的S0C。通过连续地更新 S0C指示物68，驾驶者可获知如何以不耗尽可用范围的电池48的方式操作车辆。
本申请的一个或者多个实施例还设想电池48也可按照两种单独的电荷流动状态 中的一种操作。如果通过电池48(例如，从电动机40或者发电机14)获得的能量超过被排 放到电动机40、发电机14或者整个车辆10的各个电子附件的能量，则控制器54可确定电 池48处于正电荷流动状态(positivecharge flow state)。可选地，如果通过电池48排放 到电动机40、发电机14或者整个车辆10的各个电子附件的能量超过获得的能量，则控制器 54可确定电池48处于负电荷流动状态(negetive charge flow state)。
图2a和图2b还示出了信息显示器66如何可使用电荷流动状态指示物70为驾驶 者显示正电荷流动状态和负电荷流动状态二者的示例性实施例。如图2a所示，电荷流动状 态指示物70可表示为"向上"的箭头，该"向上"的箭头可指示电流按照使电池48接收正 的净电荷(positive net charge)的方式流动。因此，图2a为驾驶者指示车辆在正电荷流 动状态下运行。 参照图2b，电荷流动状态指示物70可表示为"向下"的箭头，该"向下"的箭头可 指示电流流出电池48，从而电池48正在失去能量。因此，图2b为指示车辆10在负电荷流 动状态下运行。 虽然电荷流动状态指示物70被表示为"向上"或者"向下"的箭头，但是本申请的 一个或者多个实施例设想在不脱离本申请的范围的情况下，可提供其它的电荷流动状态指 示物。例如，电荷流动状态指示物70可被显示为正(+)标记和负(_)标记。因此，当电池 48在正电荷流动状态下运行时，可示出正(+)标记。相反，当电池48在负电荷流动状态下 运行时，可显示负(_)标记。 参照图2c和图2d，信息显示器66还可示出再生制动指示物72。图2c和图2d示 出了圆形箭头构造的再生制动指示物72。本申请的一个或者多个实施例设想再生制动指示 物72也可按照与图2c和图2d中示出的方式不同的方式示出，只要驾驶者在视觉上或者听 觉上获得再生制动系统已经被激活即可。 如上所述，制动系统58可使用摩擦制动系统提供摩擦制动。此外，制动系统58可 使用再生制动系统提供再生制动。再生制动系统可操作以重新获得或者获取当车辆10减 速或者停止时失去的一些能量。所述获取的能量可被电池48存储，并在后来被使用以为车 辆io提供动力。本领域技术人员公知的是，仅使用摩擦制动会导致车辆产生的能量的特定百分比在车辆IO减速或者停止时作为热能消散。由于摩擦制动损失的百分比的能量会导 致效率变低，这是因为在制动期间损失的百分比的能量将需要车辆10重新产生，以重新获 得向前的驱动力(forward propulsion)。可使用通过再生制动系统重新获得的能量，以提 供可用于为车辆IO提供动力的扭矩。不幸的是，再生制动系统可能不是总是能够突然使车 辆10减速或者使车辆10突然停止。因此，大部分车辆，包括本申请的车辆10包括摩擦制 动和再生制动的组合。 控制器54可控制制动系统58，从而可使用仅使用再生制动系统的再生制动状态 使车辆IO减速或者停止。此外，控制器54可控制制动系统58，从而可通过使用再生制动 系统和摩擦制动系统的组合的再生和摩擦结合的制动状态(再生/摩擦制动状态)使车辆 减速或者制动。再生制动状态可操作，以允许车辆io使用再生制动系统重新获得最大量的 能量。再生/摩擦制动状态可操作，以允许在摩擦制动操作以使车辆10更快地停止时重新 获得一些能量。控制器54可基于例如多大的压力被施加给制动器踏板来确定使用再生制 动状态还是再生/摩擦制动状态。例如，如果驾驶者稍微压下制动器踏板，以降低车辆的速 度，则控制器54可仅仅激活再生制动状态。相反，如果驾驶者将足够的压力施加给制动器 踏板，则控制器54可激活再生/摩擦制动状态，以使车辆10更快停止。
驾驶者可使用关于控制器54何时从再生制动状态改变到再生/摩擦制动状态的 信息，以提供车辆10的整体效率。例如，如果驾驶者知道使用特定力压下踏板可激活再生 制动状态，而使用更大的足够的力压下踏板可激活再生/摩擦制动状态，则驾驶者可更改 对车辆10的操作，使得需要更多的再生制动状态。因此，由于驾驶者更改了对车辆的操作， 使得车辆的整体效率提高，从而使用再生制动状态重新获得更大百分比的能量。例如，如果 驾驶者通过使用再生制动指示物72知道多大量的制动力使车辆10从再生制动状态切换到 再生/摩擦制动状态，则驾驶者可调节车辆10的操作，以增加需要的再生制动状态的量。通 过增加车辆10使用的再生制动状态，驾驶者可提高车辆的整体效率。 返回参照图2c和图2d，再生制动指示物72可显示车辆10何时在再生制动状态下 运行。例如，当控制器54激活再生制动状态时，再生制动指示物72可以以绿色照亮或者显 现绿色。此外，当控制器54激活再生/摩擦制动状态时，再生制动指示物72可以以蓝色照 亮或者显现蓝色。因此，驾驶者可在视觉上得知车辆IO何时使用再生制动状态，何时使用 再生/摩擦制动状态。驾驶者可使用视觉指示物，以更改对车辆10的操作，从而增加使用 再生制动状态的量。 本申请的一个或者多个实施例设想上述使用的颜色仅仅是示意性的，再生制动指 示物72可使用彩色或者视觉指示物的任何组合为驾驶者指示再生制动状态和再生/摩擦 制动状态。例如，当控制器54激活再生制动状态时，再生制动指示物72可显示"再生制动 启动/激活"。可选地，当控制器激活再生/摩擦制动状态时，再生制动指示物72可显示"再 生/摩擦制动启动/激活"。因此，驾驶者可在视觉上得知控制器何时从再生制动状态切换 到再生/摩擦制动状态。 再参照上面的显示，图3是显示控制器54可如何确定，信息显示器66如何显示当 前的SOC、当前的电荷流动状态以及当前的再生制动状态的简化的示例性流程图100。开 始，步骤110显示控制器54可接收与车辆10的当前操作条件对应的任何数量的感测的或 者非感测的车辆输入。更具体地讲，控制器54可接收可涉及SOC、电荷流动状态或者再生制动状态的感测的或者非感测的车辆输入。控制器54可使用接收的输入，以确定车辆的电池 48的当前S0C、电池48的当前电荷流动状态以及当前制动状态。 当控制器54接收了感测的和非感测的输入时，流程图100可前进到步骤120。在 步骤120中，控制器54可确定电池48的当前的S0C值。如上所述，控制器54可将电池48 的当前的可用的能量容量确定为电池的总的额定容量的百分比。控制器54可传输当前的 S0C值，信息显示器66可使用S0C指示物68显示当前的S0C值。当S0C指示物68更新，使 得当前的S0C值显示在信息显示器66上，流程图100可前进到步骤130。
在步骤130中，控制器54可确定制动系统58是否被激活。如果制动系统58被激 活，则流程图前进到步骤140，在步骤140，控制器可确定是否激活了再生制动状态。如果激 活了再生制动状态，则流程图IOO可前进到步骤150。在步骤150中，控制器54可传输车辆 在再生制动状态下运行的信息，信息显示器66可使用再生制动指示物72显示车辆在再生 制动状态下运行。如上所述，再生制动指示物72可按照以下方式显示，以为驾驶者指示车 辆正在再生制动状态下运行，而不在再生/摩擦制动状态下运行。 返回参照步骤140，如果控制器54确定没有激活再生制动状态，则流程图100前进 到步骤160。在步骤160中，控制器54可确定再生/摩擦制动状态是否被激活。如果再生 /摩擦制动状态未被激活，则流程图IOO可返回步骤130。如果再生/摩擦制动状态已经被 激活，则流程图100可前进到步骤170。在步骤170中，控制器可传输车辆在再生/摩擦制 动状态下运行的信息，信息显示器66可使用再生制动指示物72显示车辆在再生/摩擦制 动状态下运行。与步骤150类似，再生制动指示物72可按照以下方式显示，以为驾驶者指 示车辆正在再生/摩擦制动状态下运行，而不在再生制动状态下运行。
当再生制动指示物72指示制动系统58在再生制动状态下运行(如在步骤150中) 或者在再生/摩擦制动状态下运行(如在步骤170中)时，流程图100可前进到步骤180。 在步骤180中，控制器54可确定车辆10是否处于正电荷流动状态。如果是，则流程图100 可前进到步骤190。在步骤190中，控制器54可传输当前电荷流动状态，从而信息显示器可 使用电荷流动状态指示物70显示正电荷流动状态。电荷流动状态指示物70可以以任何方 式显示，以为驾驶者指示电池48获得的能量多于释放的能量。例如，在图2c中所示的电荷 流动状态指示物70可以为驾驶者以绿色或者蓝色的向上的箭头被显示。电荷流动状态指 示物70可以以与在图2a中显示的电荷流动状态指示物70不同的方式被显示。因此，信息 显示器66可向驾驶者传达车辆10何时使用再生制动系统对电池48进行充电(如图2c所 示)，而不是电池48何时从一些其它源接收电荷(如图2a所示)。 再参照步骤180，如果控制器54确定车辆10处于负电荷流动状态，则流程图100 可前进到步骤200。在步骤200中，控制器可传输车辆在负电荷流动状态下运行的信息，信 息显示器66可使用电荷流动状态指示物70显示车辆在负电荷流动状态下运行。因此，驾 驶者可得知已经激活了再生制动系统，并且车辆10处于负电荷流动状态。
当从电池48需求的总功率大于从再生制动系统获得或者产生的功率时，可发生 在图2d中示出的再生制动指示物72和负电荷流动状态的结合。例如，如果驾驶者压下加 速器踏板60，轻缓地激活制动系统58，使得车辆使用再生制动系统，并且驾驶者激活了多 个附件(例如，无线广播设备、空调调节系统62)，则所消耗的总能量会大于所产生的能量。 当再生/摩擦制动状态被激活，并且在极其炎热的环境(例如，非常热、潮湿的夏天或者在沙漠环境)下空气调节系统62满载运行时，也会发生上述情况。在上述示例的任一个中，控制器54可确定获得的能量的量小于车辆10消耗的能量的量。因此，信息显示器66可显示再生制动指示物72和电荷流动状态指示物70，如在图2d中所示。 再参照步骤130，如果再生制动系统未被激活，则流程图100可前进到步骤210。在步骤210中，控制器54可确定电池48是处于正电荷流动状态还是负电荷流动状态。如果车辆IO处于正电荷流动状态，则流程图100可前进到步骤220，并且控制器54可传输正电荷流动状态，使得信息显示器66可显示电荷流动状态指示物70，如图2a中所示。相反，如果电池处于负电荷流动状态，则流程图可前进到步骤230。在步骤230中，控制器54可传输负电荷流动状态，使得信息显示器66可显示电荷流动状态指示物70，如图2b中所示。
应该注意到，如这里所描述的图3的方法仅仅是示例性的，所述方法的功能或者步骤可以按照描述的和/或同时以期望的、允许的和/或可能的顺序来实现。
虽然已详细描述了实现本申请的最佳方式，但是属于本申请的领域的技术人员将理解用于实施由权利要求所限定的本申请的各种可选设计和实施例。
权利要求
一种用于车辆的信息显示系统，所述车辆包括引擎和电机，所述引擎和电机分别是可操作的以提供用于驱动车辆的扭矩，车辆还包括电源，所述电源被构造成向电机提供电功率，所述信息显示系统包括信息显示器，被构造成显示再生制动指示物；控制器，被构造成接收与再生制动系统对应的再生制动信息，所述控制器还被构造成基于再生制动信息确定再生制动状态，并且所述控制器还被构造成传输再生制动状态，使得信息显示器显示与再生制动状态对应的再生制动指示物。
2. 如权利要求1所述的信息显示系统，其中，控制器还被构造成接收与摩擦制动系统 对应的摩擦制动信息，控制器还被构造成基于再生制动信息和摩擦制动信息确定再生和摩 擦制动状态。
3. 如权利要求2所述的信息显示系统，其中，控制器还被构造成传输再生和摩擦制动 状态，使得信息显示器显示与再生和摩擦制动状态对应的再生制动指示物。
4. 如权利要求1所述的信息显示系统，其中，信息显示器还被构造成显示电荷流动状 态指示物，并且控制器还被构造成接收与电源的电荷流动对应的电荷流动信息。
5. 如权利要求4所述的信息显示系统，其中，控制器还被构造成基于电荷流动信息确定负电荷流动状态，其中，负电荷流动状态对应于电源释放的能量超过了电源获得的能量。
6. 如权利要求5所述的信息显示系统，其中，控制器还被构造成传输负电荷流动状态， 使得信息显示器显示与负电荷流动状态对应的电荷流动指示物。
7. 如权利要求4所述的信息显示系统，其中，控制器还被构造成基于电荷流动信息确 定正电荷流动状态，其中，正电荷流动状态对应于电源获得的能量超过了电源释放的能量。
8. 如权利要求7所述的信息显示系统，其中，控制器还被构造成传输正电荷流动状态， 使得信息显示器显示与正电荷流动状态对应的电荷流动指示物。
9. 如权利要求1所述的信息显示系统，其中，信息显示器还被构造成显示电荷指示物 的状态，控制器还被构造成接收与电源的荷电状态对应的电荷信息的状态。
10. 如权利要求9所述的信息显示系统，其中，控制器还被构造成基于电荷信息的状态 确定荷电状态，控制器还被构造成传输荷电状态，使得信息显示器显示与荷电状态对应的 电荷指示物的状态。
全文摘要
本发明提供一种用于车辆的信息显示系统，所述系统和方法使用信息显示器显示与电池的荷电状态、电池的电荷流动状态以及再生和摩擦制动系统相关的信息。信息显示器显示与作为电池的总额定容量的百分数的电池的可用能量容量对应的电荷信息的状态。信息显示器显示与电池的负电荷流动状态和正电荷流动状态对应的电荷流动状态信息。信息显示器还显示车辆何时操作再生制动系统或者车辆何时操作再生制动系统和摩擦制动系统二者。
文档编号B60R16/03GK101722911SQ200910207650
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者大卫·沃森, 安吉拉·L·沃森, 杰弗里·格林堡, 赖安·J·斯卡夫, 迈克尔·布卢默 申请人:福特全球技术公司