专利名称：一种混合动力汽车的再生制动控制方法
技术领域：
本发明属于混合动力汽车技术领域，涉及混合动力汽车的再生制动控制方法。
背景技术：
随着国际对能源安全和环境保护问题的重视不断提升，各国对汽车排放污染物要求越来越严格。减少对能源的依赖，实现节能减排，已成为世界经济持续发展迫切需要解决的问题。混合动力汽车、纯电动汽车已成为当今汽车业发展的趋势。油电混合动力汽车将电机和发动机结合在一起，针对各个工况实现了合理的节能减排功效，怠速停机、电机起动、智能充电、再生制动、电机助力、电动爬行等混动功能，具有降低油耗、增加续驶里程、技术成熟度比较高等优点，是目前各大汽车公司发展的首选趋势。混合动力汽车中发动机和电机是两个动力源，混动动力控制器(HCU)是整车控制的核心，主要负责协调发动机管理系统(EMS)和电机控制器(MCU)之间的控制，以及负责整个系统的高、低压电管理及动力系统故障诊断。其中，再生制动技术在混合动力汽车领域中也是关键技术之一，其也在不断发展进步，混合动力汽车中，利用电机的发电功能可实现再生制动功能，其原理是在制动时将汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电机，电机以发电方式工作，为动力电池充电实现制动能量的再生利用，与此同时，产生的电机制动力矩又可通过传动系统对驱动轮施加制动，产生制动力。由于再生制动利用了原本被消耗于摩擦制动的能量，可降低电动汽车的能耗，改善汽车的经济性能。中国专利申请号为“200510124915. 4”、名称为“用于控制皮带传动混合动力车辆的再生制动的方法”的专利中，主要目的是为了改善、再生制动效率、提高充电电流发电效率；中国专利申请号为“200810184246. 3”、名称为“控制车辆再生制动的方法”的专利中， 所公开的再生制动方法中，包括监测动力传动系统的运行，确定驾驶者期望的总制动扭矩， 根据动力传动系统的运行来确定再生制动能力，根据再生制动能力随时间的变化量确定再生制动需求，以及根据再生制动需求确定传送给扭矩机器的马达扭矩指令。现有技术的再生制动的控制方法中，并未关注再生制动过程中的驾驶感觉的问题。然而，再生制动过程中的充电扭矩控制合理与否，会直接影响车辆的驾驶性能，特别是当充电扭矩以直线陡降形式变化时，发动机的扭矩变化太快会导致车辆运行不平顺。 因此，有必要提出一种新的再生制动控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，在再生制动过程中，改善其驾驶性能、提高驾驶的舒适性。为解决以上技术问题，本发明提供一种混合动力汽车的再生制动控制方法，在该方法中，预定的再生制动条件满足后，充电扭矩由初始值向目标值变化；所述充电扭矩由初始值向目标值变化的过程依次包括由初始值增大至第一中间值的第一过程、维持第一中间值基本不变的第二过程、由第一中间值减小至的第二中间值的第三过程、以及由第二中间值减小至所述目标值的第四过程；其中，所述第一过程、第三过程和第四过程中分别设定第一滤波时间常数、第三滤波时间常数、第四滤波时间常数对充电扭矩进行滤波控制，以使充电扭矩以弧线形式平滑变化。按照本发明提供的再生制动控制方法，其中，设定所述第三滤波时间常数、第四滤波时间常数，以使在所述第三过程中的充电扭矩平均变化速率小于在所述第四过程中的充电扭矩平均变化速率具体地，所述充电扭矩由初始值向目标值变化过程的时间范围基本为0. 1秒至1秒。较佳地，所述第三滤波时间常数大于所述第四滤波时间常数。较佳地，所述述充电扭矩在发动机断油时间点处到达第二中间值。较佳地，所述第三过程的时间长于所述第四过程的时间，所述第四过程的时间长于所述第一过程的时间。较佳地，所述第一过程的时间基本等于第二过程的时间。较佳地，所述第一中间值相比于所述初始值大3-20牛·米。较佳地，所述第一中间值与所述第二中间值的差值小于所述第二中间值与所述目标值的差值。较佳地，在所述第一过程中，所述充电扭矩的变化速率以先慢后快的形式变化。较佳地，在所述第三过程中，所述充电扭矩的变化速率以先慢后快的形式变化。较佳地，在所述第四过程中，所述充电扭矩的变化速率以先快后慢的形式变化。较佳地，所述第三过程、以及所述第四过程所对应的所述弧线形式为抛物线或近似抛物线形式。具体地，所述初始值的基本范围为0-10牛·米，所述目标值的范围基本为-10 至-30牛·米。较佳地，所述再生制动条件包括(1)油门被回复至0，和( 行驶车速大于预定值。较佳地，所述滤波时间常数根据发动机转速以及车辆档位设定。本发明的技术效果是，充电扭矩由初始值向目标值变化的过程中被分为四个过程，首先，将充电扭矩增加以抵消由于发电机扭矩变化撤得太快造成的影响；然后维持电极扭矩于大于初始值的某一扭矩处一段时间，以抵消由于发电机扭矩变化撤得太快造成的影响；并在随后的过程中，通过将设定滤波时间常数对充电扭矩进行滤波控制、以进一步抵消由于发电机扭矩变化撤得太快造成的影响使充电扭矩以弧线形式平滑变化，防止了再生制动过程中由于充电扭矩的突变造成的车辆抖动，可以克服松油门后车辆运行不平稳的现象。因此，在满足车辆的充电要求时，能改善驾驶性能，优化驾驶的舒适性。
图1是按照本发明实施例提供的再生制动方法控制过程示意图；图2是图1所示再生制动方法控制过程的扭矩变化的曲线示意图。
具体实施例方式下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式
以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。以下实施例中，以混合动力汽车的再生制动方法进行说明，混合动力汽车的基本结构为本领域技术人员所悉知，在此不再一一赘述。混合动力汽车的再生制动方法可以主要由混合动力汽车上的HCU来控制完成。图1所示为按照本发明实施例提供的再生制动方法控制过程示意图，图2所示为图1所示再生制动方法控制过程的扭矩变化的曲线示意图。结合图1和图2所示对该实施例再生制动控制方法进行说明。请参阅图1和图2，该实施例的再生制动控制方法中，充电扭矩分四个不同阶段过程，并分别设置不同滤波时间常数进行滤波控制。在该实施例中，电机充电扭矩以混合动力汽车的混合动力电机进行示例说明，混动电机在再生制动过程主要用作发电，通过混动电机的充电扭矩的变化在实现再生制动的具体控制过程。但是，需要说明的是，混合动力汽车的所使用的电机的具体类型不受本发明实施例限制。在将要发生再生制动前，混合动力汽车的操控者一般松开油门踏板，以准备制动减速。如图2所示，曲线20表示油门踏板的松开过程，在、时刻，开始松开油门踏板，到达t1(l时刻时，油门踏板基本完全回复，因此油门基本被回复至0。发动机相应于油门的控制，其转速也开始下降，曲线30表示发动机的转速变化过程，发动机转速在松开油门后开始下降。需要说明的是，关于发动机的转速的曲线30 是大致反映发动机的转速的变化趋势。其转速下降快慢与所在档位、松开油门前的速度等因素有关。通常地，如图1所示，混动智能充电扭矩在再生制动条件满足时，HCU开始执行再生制动控制过程，也即开始对其充电扭矩进行滤波。通常再生制动条件包括(1)油门被回复至0，以及( 行驶车速大于预定值。本领域技术人员可以设定条件O)中的预定值。 图2中，在t1(l时刻，油门已经完全回复至0，行驶车速也达到预定值，开始再生制动过程，也即开始对其充电扭矩进行滤波。其中曲线400表示该实施例的充电扭矩的变化曲线。但是需要说明的是，再生制动的具体条件不受本发明实施例限制，例如，还可以包括刹车等信号反馈。在该发明中，滤波时间常数反映在一段时间内对充电扭矩的滤波过程中的充电扭矩的平均变化速率，例如，t13到t2(l时间段所设定的滤波时间常数τ 43能反映由t13到t2(l时间段内的充电扭矩的平均衰减下降速率；而滤波过程主要是将扭矩的变化平滑化。在t1Q至tn时间段，充电扭矩由初始值增大至中间值M41，曲线410表示该时间段的充电扭矩变化曲线；中间值M41为大于初始值的某一值，具体地，其相比于初始值可以大 3-20牛·米，例如M41为5牛 米。在该时间段内，设定滤波时间常数τ 41对充电滤波进行控制，以使充电扭矩以较快的平均速率增加。通过首先增加充电扭矩，可以抵消在t1(l至tn 时间段内由于发动机扭矩变化撤得太快造成的影响，有利于进一步提高驾驶舒适性。通常地，t1(l至tn时间段相对较短，例如0. 1秒左右。曲线310可以为抛物线或近似抛物线形式，
5但是这不是限制性的。较佳地，在t1(l至tn时间段，在曲线410中，充电扭矩的上升变化速率随时间逐渐加快，最后到达中间值M41。具体地，可以设置曲线410的dN/dt的绝对值逐渐增大(N代表充电扭矩，t代表时间)。在tn至t12时间段，充电扭矩基本维持中间值M41不变，曲线420表示了该时间段的充电扭矩变化曲线；一般地，tn至t12时间段比较短，例如0. 1秒。通过维持一段时间，可以进一步消除由于发动机扭矩变化撤得太快造成的影响，有利于进一步提高驾驶舒适性。在t12至t13时间段，充电扭矩由中间值M41衰减下降至中间值M42，曲线430表示该时间段的充电扭矩变化曲线；M42为M41和目标值之间的某一值，优选地，M41与M42的差值小于M42与目标值的差值，例如，M41为5牛·米、M42为-5牛 米、目标值为-20牛 米；在该时间段内，设定滤波时间常数τ42对充电滤波进行控制。曲线40反映发动机的断油标志位， 在t13时刻发动机断油时间点(表示完全没有燃油供给)，因此t1(l至t13时间段也即油门回复为0至发动机完全断油的阶段。在tn至t13时间段，由于tn至t12时间段充电扭矩基本不变，因此其以相对较低的平均变化速率衰减下降充电扭矩。并且，优选地，在t12至t13时间段内、曲线430中，充电扭矩的变化速率也是随时间t的增长而变快，也即dN/dt的绝对值逐渐增大(N代表充电扭矩，t代表时间)。在t13至t2(1时间段，充电扭矩由中间值M42衰减下降至目标值(例如20牛 米)， 曲线440表示该时间段的充电扭矩变化曲线；在该时间段内，设定滤波时间常数τ43对充电滤波进行控制，从而使该阶段以相对较大的平均速率衰减下降充电扭矩。在该实施例中， 较佳地，τ42大于τ 43，从而，可以使充电扭矩在以弧线形式平滑变化时，在t13至t2(l时间段以较大的平均变化速率衰减下降，更有利于改善驾驶性能、提高驾驶舒适性。优选地，在t13 至t2(l时间段，曲线440中，其充电扭矩的变化速率以先快后慢的形式变化。具体地，可以设置曲线440的dN/dt的绝对值逐渐减小(N代表充电扭矩，t代表时间)。这样，在^时间点，充电扭矩的变化较小且平滑。较佳地，t13至t20时间段长于t10至tn时间段，t12至t13时间段长于t13至t20时间段，例如t10至tn为0. 1秒、til至t12为0. 1秒、t12至tl3为0. 3秒、t13至t20为0. 2秒。以上三个过程中(t1Q至tn、t12至t13、t13至t2Q)，通过分别设定滤波时间常数τ41、 τ 42、τ 43对充电扭矩进行滤波控制，充电扭矩的变化可以更平缓地以弧线形状变化，并且不会出现不平顺的现象，避免了因充电扭矩的瞬间变化而对车辆产生的抖动，有利于改善驾驶性能、优化驾驶的舒适性。需要说明的是，在对充电扭矩进行滤波时，使充电扭矩随着图2所示的曲线410、 420、430、440的变化，本领域技术人员可以根据滤波时间常数建立数学模型来得出具体的曲线。但是，曲线410、430、440的具体形式不受本发明实施例限制，例如其可以为各种抛物线或近似抛物线的弧线形式，曲线430、440还可以为正态分布曲线或近似正态分布曲线的弧线形式。在该实施例中，滤波时间常数τ41、τ42、τ 43根据发动机的转速和车辆档位设定， 但是这不是限制性的，其设定还可以包括其它因素来设定。滤波时间常数越大，充电扭矩的平均变化速率越小。在该实施例中，优选地，曲线320为先慢后快的弧线变化形式，在滤波下降的初始阶段，充电扭矩变化较慢，更有利于降低改善驾驶性能、提高驾驶的舒适性。在 t20时刻，达到再生制动的扭矩的目标值(例如-20牛 米)。在t2(l时刻之后，充电扭矩基本不变。在该实施例中，t2(l时刻的目标值的基本范围为-10至-30牛 米，可以根据车速、 车辆整体质量、轮胎地面附着系数和电池最大允许充电功率等确定具体的目标扭矩值。在该实施例中，较佳地，以发动机断油时间点t13作为参考点来变化滤波时间常数，使发动机断油时间点t13之后的充电扭矩的变化量更大，这样在同样的充电时间内，充电能量更大且有利于降低油耗。以上例子主要说明了本发明的混合动力汽车的再生制动控制方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
权利要求
1.一种混合动力汽车的再生制动控制方法，其特征在于，预定的再生制动条件满足后， 充电扭矩由初始值向目标值变化；所述充电扭矩由初始值向目标值变化的过程依次包括由初始值增大至第一中间值的第一过程、维持第一中间值基本不变的第二过程、由第一中间值减小至的第二中间值的第三过程、以及由第二中间值减小至所述目标值的第四过程；其中，所述第一过程、第三过程和第四过程中分别设定第一滤波时间常数、第三滤波时间常数、第四滤波时间常数对充电扭矩进行滤波控制，以使充电扭矩以弧线形式平滑变化。
2.如权利要求1所述的再生制动控制方法，其特征在于，设定所述第三滤波时间常数、 第四滤波时间常数，以使在所述第三过程中的充电扭矩平均变化速率小于在所述第四过程中的充电扭矩平均变化速率。
3.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述充电扭矩由初始值向目标值变化过程的时间范围基本为0.1秒至1秒。
4.如权利要求2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述第三滤波时间常数大于所述第四滤波时间常数。
5.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述述充电扭矩在发动机断油时间点处到达第二中间值。
6.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述第三过程的时间长于所述第四过程的时间，所述第四过程的时间长于所述第一过程的时间。
7.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述第一过程的时间基本等于第二过程的时间。
8.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述第一中间值相比于所述初始值大3-20牛 米。
9.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述第一中间值与所述第二中间值的差值小于所述第二中间值与所述目标值的差值。
10.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，在所述第一过程中，所述充电扭矩的变化速率以先慢后快的形式变化。
11.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，在所述第三过程中，所述充电扭矩的变化速率以先慢后快的形式变化。
12.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，在所述第四过程中，所述充电扭矩的变化速率以先快后慢的形式变化。
13.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述第三过程、以及所述第四过程所对应的所述弧线形式为抛物线或近似抛物线形式。
14.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述初始值的基本范围为0-10牛·米，所述目标值的范围基本为-10至-30牛·米。
15.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述再生制动条件包括 (1)油门被回复至0，和(2)行驶车速大于预定值。
16.如权利要求1或2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述滤波时间常数根据发动机转速以及车辆档位设定。
全文摘要
本发明提供一种混合动力汽车的再生制动控制方法，属于混合动力汽车技术领域。该发明提供的混合动力汽车的再生制动控制方法中，预定的再生制动条件满足后，充电扭矩由初始值向目标值变化；所述充电扭矩由初始值向目标值变化的过程依次包括由初始值增大至第一中间值的第一过程、维持第一中间值基本不变的第二过程、由第一中间值减小至的第二中间值的第三过程、以及由第二中间值减小至所述目标值的第四过程；其中，所述第一过程、第三过程和第四过程中分别设定第一滤波时间常数、第三滤波时间常数、第四滤波时间常数对充电扭矩进行滤波控制，以使充电扭矩以弧线形式平滑变化。因此，在满足车辆的充电要求时，能改善驾驶性能，优化驾驶舒适性。
文档编号B60W20/00GK102529946SQ20101062039
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者孔令安, 张君鸿, 马成杰 申请人:上海汽车集团股份有限公司