制动监管的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于配备有再生制动装置和补充制动装置的车辆的方法，该方法包括：接收(20)至少一个车辆加速度测量值、至少一个由该再生制动系统施加的力矩值、以及用于该补充制动装置的至少一个补充制动设定点值，其中所述至少一个值对应于在制动过渡过程中的至少一个对应测量时刻；并且由所述至少一个接收值来估算(25)该补充制动装置的效率系数。
【专利说明】制动监管
【技术领域】
[0001]本发明涉及对车辆制动的监测，该车辆装备有一个再生制动装置(例如一个电动制动装置)以及一个补充制动装置(例如一个液压制动装置)。
[0002]例如，该车辆可以是电动或混合动力车辆。
【背景技术】
[0003]装备有至少一个电力牵引或推进电动机的车辆，在某些条件下有可能将该电动机用作一个发电机并且因此获得一个电动制动装置。这样的用途是有利的，因为作为再生型的，它使得有可能回收部分能量以便对电池进行再充电。
[0004]尽管如此，在如此装备有允许再生制动的电动致动器以及有常规摩擦制动器的液压致动器的车辆的情况下，已经观察到，对于给定的制动设定点而言(即，用户设定点，也就是制动踏板上的给定压力)，减速水平很可能由于液压制动与电动制动之间的分布而不相同。
[0005]参见图1，呈现的是在一个制动序列或过渡状态上制动力矩和车辆的加速度随时间变化的趋势，X轴上为时间，其中请注意驾驶员是采用恒定的制动设定点以使得该车辆同等地减速，并且I轴上是电动力矩Ce、液压力矩Ch和所得的加速(或减速)Y。
[0006]在发生时，电动制动与液压制动之间的分配系统被安排的方式为用于防止低于7km/h进行电动制动。这种切断是逐渐的，在14与7km/h之间。时刻Tl对应于14km/h的阈值，从这时起再生制动逐渐失效，并且时刻T2对应于7km/h的阈值。
[0007]点划线曲线代表了与所观察的减速相对应的力矩。如对于略在Tl之前的时刻(这时制动几乎完全为电动的)可以看到，所应用的力矩大于略在T2之后的时刻(这时制动几乎完全为液压的)所应用的力矩。这个空隙是由于该液压致动器的效率不精确。
[0008]这可能使得用户比较烦恼，因为用户可能有种车辆没有对于给定的控制使用相同的制动的感觉。
[0009]该电动致动器可以具有5%等级上的精确度，但该液压致动器的效率可能随着时间变化并且展现出在30%或40%等级上的偏差。该液压致动器的效率事实上具体地随着制动衬块的磨损状态以及温度而变化。
[0010]因此需要车辆对制动的响应对于用户是更可预测的并且是更恒定的。
[0011]文献US2008/01291 10描述了用于监测具有能量回收的制动作用的一种方法，该方法包括:
[0012]-当车辆达到某个速度时测量加速度的一个步骤，对于该速度而言假定了此加速度仅产生自该电动制动装置的效率；
[0013]-针对该车辆的另一速度测量加速度的一个步骤，这另一速度是假定该加速度仅产生自该液压制动装置的效率，这两个测量是针对驾驶员应用的同一个制动设定点值来进行的，
[0014]-通过建立这些测量的加速度之比来计算这些制动效率之比的一个步骤，
[0015]-将这个制动效率之比应用于该液压制动控制的一个步骤。
[0016]然后重复这个方法直到收敛到一个减小为零的空隙。
[0017]测量条件是难以获得的，并且这种收敛相对较慢。此外，具有对于测量条件的很大的依赖性。具体而言，这种测量在速度范围上是分段式的，这有损该方法的一般性。
[0018]对于一种较少约束的且更有效的方法存在着需要。
【发明内容】
[0019]提出了一种用于监测车辆制动的方法，该车辆装备有一个再生制动装置(例如一个电动制动装置)以及一个补充制动装置(例如一个液压制动装置)。该方法包括:
[0020]-接收至少一个车辆加速度测量值，该至少一个测量是在制动过渡的过程中进行的，在该制动过渡的过程中该再生制动装置和/或该补充制动系统向车辆施加一个制动力，
[0021]-针对每个接收的加速度值，接收与所述加速度值的测量时刻相对应的、由该再生制动装置施加的一个力矩值以及旨在用于该补充制动装置的一个补充制动设定点值，
[0022]-基于该至少一个接收的加速度测量值、该至少一个接收的由该再生制动装置施加的力矩值、以及该至少一个接收的补充制动设定点值来估算该补充制动装置的效率系数。
[0023]因此，通过将由该再生制动装置施加的力矩(例如一个动力电动力矩)以及该补充制动设定点牵涉在内，这种方法允许了在制动过渡的任何时刻估算出该补充制动装置的效率系数。因此该一个或多个加速度测量时刻可以独立于车辆的速度来进行选择。此外，在这个过渡的过程中，与现有技术中不同驾驶员对踏板的踩踏是可以改变的，而这实际上不影响该估算结果。因此该方法是有利的，因为它允许使用比现有技术中更多的测量点。
[0024]一旦估算出了效率系数，就能够提供一个校正这些补充制动设定点值的步骤，以便将此效率考虑在内并且因此确保更好的用户舒适度。
[0025]还有可能基于所估算出的效率系数来提供制动衬块磨损检测、并且有可能发送一个警报信号以便提示必须更换。这可以允许进行适应实际磨损的维护。因此，“对制动的监测”可以理解为是指“对制动的控制”以及“对制动的监管”。
[0026]例如,可以测量该动力电动力矩值。
[0027]替代地，这个力矩值可以被估算成等于旨在用于该电动制动装置的一个电动制动设定点值。换言之，估算该电动制动装置的效率为I (或100% )。
[0028]根据另一个实施例，将有可能还例如通过进行更多加速度测量来估算出该再生制动的效率系数。
[0029]这些电动制动和补充制动设定点值可以通过一种用于在再生制动装置与补充制动装置之间分配总体制动控制的设备来确定。该分配装置接收与一个给定的踏板踩踏作用相对应的总体制动控制值作为输入、并且由这个控制值以及例如车辆速度、稳定性指示信号等其他参数来确定一个再生制动设定点值和一个补充制动设定点值。正是这个分配装置具体控制着从完全电动到完全液压的、在14与7km/h之间的过渡。
[0030]以上描述的估算步骤可以依赖于应用基本的动力学原理。
[0031]有利地并且以非限制性的方式，可以提出接收至少一对的两个加速度测量值、并且分别基于该至少一对加速度测量值来计算出至少一个加速度变化值。效率系数可以是基于该至少一个加速度变化、由该再生制动装置施加的力矩的至少一个变化、以及至少一个补充制动设定点变化来估算的。
[0032]有利地并且以非限制性的方式，针对至少一对加速度测量值，与这一对测量值相对应的这两个测量时刻是相对靠近在一起的，也就是说足够地靠近在一起而能够忽略车辆外部的这些动态参数的变化。
[0033]这两个测量时刻之间的时间可以是例如小于5秒、有利地小于2秒、有利地小于I秒、有利地小于0.5秒、有利地大于0.0001秒。
[0034]因此这可以使得有可能在不考虑很可能对车辆加速度有影响的任何外部动态参数(例如，风力和风向、道路情况、道路坡度等等)的情况下选择测量时刻。
[0035]有利地并且以非限制性的方式，可以提出接收多个加速度测量值、多个对应的补充制动设定点值以及多个对应的由该再生制动装置施加的力矩值。
[0036]有利地并且以非限制性的方式，有可能估算出制动系数的统计值。这可以使得有可能避免该估计值由于实施了一个除以非常低的值的步骤而产生的陡然变化。
[0037]替代地，当然有可能提出基于与一个给定时刻或一对给定时刻相对应的一组值(加速度测量值、再生制动力矩值、补充制动设定点值)来确定每个效率系数值。由于以这种方式获得的这些效率系数值很可能由于任何外部动态参数和/或任何除以接近零的值所引入的误差而随时间改变，所以将提出能够对这些值进行过滤和/或平均。
[0038]有利地并且以非限制性的方式，该估算步骤还可以随着该车辆的多个物理参数而变，例如车辆的重量以及车辆车轮的半径。
[0039]有利地并且以非限制性的方式，该方法可以包括接收多对的加速度测量值，其中估算的进行是随着该多对值而变的。
[0040]有利地并且以非限制性的方式，该估算步骤还可以随着该补充制动装置的至少一个之前的效率系数值而变。
[0041]有利地并且以非限制性的方式，该估算步骤是根据最小二乘法来进行的。
[0042]有利地并且以非限制性的方式，该估算步骤是根据递归最小二乘法来进行的。
[0043]有利地并且以非限制性的方式，该估算步骤是根据使用了省略因素的递归最小二乘法来进行的。
[0044]该省略因素可以有利地是可变或可调节的。可以提出根据所希望的应用来调节该省略因素。例如，为了估算制动衬块的磨损，可以有可能选择一个与相对长时间的时刻(在十天或差不多的等级上)相对应的省略因素。为了使液压致动器的效率适应温度和其他条件，将能够选择几分钟的时间常数。
[0045]有利地并且以非限制性的方式，可以提出根据运行时间来确定该省略因素的值。该省略因素可以选择为在起动时低、然后逐渐增大。这使得有可能调整该估算的收敛速度。
[0046]有利地并且以非限制性的方式，可以提出还根据很可能影响补充制动装置的效率的其他条件来确定该省略因素的值，这些其他条件是:车辆长时间不使用、温度变化、衬块变化等等。
[0047]有利地并且以非限制性的方式，该省略因素可以在0.9与I之间，排除I这个值。
[0048]本发明绝不受选择最小二乘法的限制、甚至不受选择的统计方法的限制。
[0049]具体而言，可以提出实施以下步骤:
[0050]-测量在至少两个相继时刻之间的总体制动拖滞力变化，即一个根据摩擦制动力矩的变化、动力电动力矩的变化、以及该车辆的尺寸物理参数和外部动态参数所建立的变化；
[0051]-在所述至少两个相继时刻之间根据该总体制动所得变化、动力电动力矩变化、以及所述车辆的外部动态参数的变化的一种线性函数来建立由该摩擦制动系统所带来的所得变化，并且作为一个摩擦制动力矩设定点值与该制动效率系数的乘积来建立由该摩擦制动系统所带来的所得变化，
[0052]-在相继的制动过渡的过程中重复前述步骤以便计算出该制动系数的一个统计值。
[0053]还提出了一种用于监测车辆制动的设备，该车辆装备有一个再生制动装置(例如一个电动制动装置)以及一个补充制动装置(例如一个液压制动装置)。该设备包括:
[0054]-用于接收至少一个车辆加速度测量值的装置，所述至少一个测量是在制动过渡的过程中进行的，在该制动过渡的过程中该再生制动装置和/或该补充制动系统向车辆施加一个制动力，
[0055]-用于接收由该再生制动装置施加的至少一个力矩值的并且接收旨在用于该补充制动装置的至少一个补充制动设定点值的装置，所述至少一个力矩和设定点值与所述至少一个加速度值的测量时刻相对应，
[0056]-用于基于该至少一个接收的加速度测量值、所述至少一个接收的由该再生制动装置施加的力矩值、以及所述至少一个接收的补充制动设定点值来估算该补充制动装置的效率系数的处理装置。
[0057]该设备能被安排的方式为使得能够实施上述方法。
[0058]例如，该设备可以包括一个处理器或是被结合在一个处理器中，该处理器是例如微控制器、微处理器或甚至DSP (数字信号处理器)。
[0059]例如，该接收装置可以包括一个输入端口、一个第一处理器或类似装置，并且例如该处理装置可以包括一个处理器核、一个第二处理器或类似装置。
[0060]还提出了一种制动控制系统，该制动控制系统包括一种用于在再生制动装置与补充制动装置之间进行总体制动控制的设备、以及如上所述的一个监测设备。
[0061]还提出了一种车辆，该车辆包括一个再生制动装置、一个补充制动装置以及一个如上所述的设备和/或系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0062]作为本发明的目标的该方法和设备在阅读本说明并且观察以下附图时将得到更好的理解，在附图中，除了以上讨论过的图1之外，
[0063]-图2a作为展示图呈现了车辆制动过渡或序列的一个代表性时间图；
[0064]-图2b作为展示图呈现了根据本发明一个实施例的示例性方法的流程图；
[0065]-图3作为展示图呈现了在具体过滤之前所估算出的制动效率的趋势的时间图；
[0066]-图4呈现了根据本发明一个实施例的示例性设备的功能图。
【具体实施方式】
[0067]在图2a中，在车辆速度V相对于时间t的时间图中，考虑的是一种机动车辆，其中驾驶员执行例如一个制动序列，该车辆在第一步骤中以基本上恒定的速度运行而△ Y =O、接着例如在进入转弯道时通过对制动踏板的控制而减速则△ Y〈O、之后是在基本上恒定的速度下的一个短步骤而Λ Y = O、然后在突然遇到障碍物时通过控制制动踏板而进入一个新的减速步骤则Λ Y〈O、接着是在基本上恒定的速度下的一个第二步骤而Λ Υ = O、并且然后是在离开转弯道之后障碍物已经消失之后的一个新的加速时间段则Λ Υ>0。
[0068]该车辆被视为装备有一个摩擦制动系统和一个电动能量回收制动系统，上述制动系统各自在制动起点时刻td与制动终点时刻tf之间的每个确定的制动过渡过程中施加一个给定的制动力。
[0069]在图2a中，展示出了在上述制动起点时刻td与终点时刻tf之间的制动序列或过渡。
[0070]总体制动所得的变化是在两个相继时刻tl与t2之间测量的，这些时刻位于这些制动过渡时刻td与tf之间。
[0071]通过对上述相继时刻tl和t2应用基本的动力学原理,可以将此变化表示为摩擦制动力矩的变化、动力电动力矩的变化、以及该车辆的尺寸参数和外部动态物理参数的一个函数。
[0072]对上述两个相继时刻应用基本的动力学原理可以根据关系式(I)来表示:
[0073]My (tl) = [Chv (tl) +Ce (tl) ] /R+Fe (tl) ； (a)
[0074]My (t2) = [Chv (t2) +Ce (t2) ] /R+Fe (t2) ； (b)
[0075]在这个关系式的第一方程(a)中，M指代车辆重量，y(tl)指代在时刻tl测量的车辆瞬时加速度，Chv(tl)指代在时刻tl由摩擦制动系统对车辆施加的液压力矩的真实值，Ce(tl)指代在时刻tl由电动能量回收制动所施加的电动力矩的瞬时值，R指代车辆的车轮半径，并且Fe(tl)指代在上述时刻tl对车辆施加的外力。参数M和R是车辆的尺寸物理参数。
[0076]在关系式⑴的第二个方程(b)中，相同的变量指代在时刻t2获得的相同物理实体。
[0077]总体制动拖滞力变化是由关系式(I)的第二方程(b)与第一方程(a)之差来建立的。这个变化根据关系式(2)来表示:
[0078]M*AY = MY(t2)_MY(tl) = [ (Chv (t2) -Chv (11) +Ce (t 2) -Ce (11) ] /R+ (Fe(t2)-Fe(tl))
[0079]在关系式⑵中:
[0080]Chv (t2) -Chv (tl) = AChv = AChc*a指代在时刻tl与t2之间摩擦制动力矩的变化，这个力矩变化也表示为在时刻tl与t2之间由摩擦制动系统施加的制动液压力矩的设定点值的变化(表示为AChc)与在至少两个评估时刻(例如时刻tl与t2)之间估算的制动效率系数的值a的乘积。
[0081]因此在这两个相继时刻tl与t2之间的所得变化可以根据总体制动所得变化、动力电动力矩变化、以及车辆外部的动态参数的变化的一种线性函数来表示。
[0082]由摩擦制动系统所引起的所得变化是作为摩擦制动力矩设定点值与制动效率系数的乘积来建立的。
[0083]通过将这些相继时刻tl和t2选择得充分靠近彼此，可以忽略车辆外力的变化。换目之，可以忽略表达式Fe (t2) -Fe (tl),尤其是相对于液压制动力而g是如此。
[0084]这个运算是根据关系式(3)来表示:
[0085]M*AY = [ (Chv (t2) -Chv- (tl) +Ce (t2) -Ce (tl) ] /R+ (Fe (t2) -Fe (tl))
[0086]在这种情形下，该线性函数由总体制动所得变化与动力电动力矩变化的差组成，这个差是根据关系式(4)来表示的:
[0087]M*AY = [ (Chv (t2) -Chv (tl) + (Ce (t2) -Ce (tl) ] /R+[ (Fe (t2) -Fe (tl)) =0],即,
[0088]AChc*a = RM*Ay_ACe。
[0089]在这个关系式中，由摩擦制动系统引起的拖滞力变化被表示为在时刻tl与t2之间由摩擦制动系统施加的制动液压力矩的设定点值的变化与制动效率系数的值a的乘积。
[0090]参照图2b，在步骤20中从一个加速计接收车辆的加速度值y(tI)、y (t2)，然后在步骤21中计算出这些值之差。
[0091]此外，在步骤22中接收电动力矩值Ce(tl)、Ce(t2)以及液压制动力矩的设定点值Chc (tl)、Chc (t2)。在步骤23中计算出这些对应值之差。
[0092]然后在步骤24中，计算出值Φ>(10 = AChc以及值y(k) = RM*AY_Ace。
[0093]步骤25代表估算出该液压制动装置(例如，一个液压致动器)的效率系数a(k)。
[0094]然后,一种制动力优化应用可以包括,针对每个制动过渡,将跨越较早的一对或多对相继时刻tl和t2而估算出的和/或更新的制动效率统计值a(k)在任何随后的制动过渡过程中应用到随后的一对或多对相继时刻tl、t2上，如在本说明中的后面地方将详细描述的。
[0095]具体参照图2a将理解的是，这个过程可以在一对或多对时刻tl和t2上重复或者不不重复，并且制动效率的及时确定值可以被储存和更新以用于采取对由摩擦制动系统引起的所得变化值进行优化，其值因此是用总体制动所得变化与动力电动力矩的变化之差进行优化的。
[0096]在图2b中，用时间trk的起点处的返回回路表示出了之前描述的过程的任何重复。时间trk是不确定的并且仅依赖于该电动车辆的行程，如图2a中表示的。
[0097]这种对由摩擦制动系统引起的所得变化的优化操作是借助于在车辆的任何运动过程中估算和/或更新制动效率系数a的过程基本上实时执行的。
[0098]这个估算和/或更新制动效率系数a的过程现在将在下面更详细进行解释。
[0099]按照惯例，指出了该车辆有利地除该制动控制系统之外还装备有用于测量该车辆的线性加速度的多个传感器，所有这些传感器都是例如由一个专用计算机或该车辆的车载计算机来驱动的。将在本说明中的后面地方更详细地描述对应的设备。
[0100]应理解的是，这种在相继时刻tl和t2处测量和计算的概念与这些传感器的电子采样的概念是不同的。在一种具体的有利实现方式中，对于这些传感器的一个电子采样周期(表示为Te)而言，两个相继时刻tl和t2间隔的时间可以有利地取值为等于若干子采样周期Te的一个倍数。这使得有可能满足使得相继时刻相对应车辆的动力学以及所执行的每个制动过渡的动力学而言充分靠近的这个指标。
[0101]此外，并且为了确保制动效率系数a的估算值和/或更新值的快速收敛，所执行的估算方法有利地是使用了被应用于针对这些相继估算和/或更新中的两次估算和/或更新所获得的估算值和/或更新值的可变省略因素的递归最小二乘法。该省略因素使得有可能对较早的相继估算和/或更新的影响进行加权。
[0102]上述估算和/或更新方法由于以下事实而是重要的，即因此能够根据车辆寿命阶段(比如通过例如更换制动衬块而对液压制动系统进行的修改或服务)来调整该省略因素。
[0103]因此，对于各自针对一对相继时刻tl和t2所执行的每个估算，该估算和/或更新方法有利地在于根据以下关系式(5)来相继地计算出制动效率系数a(k)的估算值:
【权利要求】
1.一种用于监视装配有再生制动装置和补充制动装置的车辆的制动的方法，该方法包括: -接收(20)至少一个车辆加速度测量值，所述至少一个测量是在制动过渡的过程中进行的，在该制动过渡的过程中该再生制动装置和/或该补充制动系统向该车辆施加一个制动力， -针对每个接收的加速度值，接收(22)与所述加速度值的测量时刻相对应的、由该再生制动装置施加的一个力矩值以及旨在用于该补充制动装置的一个补充制动设定点值， -基于所述至少一个接收的加速度测量值、所述至少一个接收的由该再生制动装置施加的力矩值、以及所述至少一个接收的补充制动设定点值来估算(25)该补充制动的效率系数。
2.如权利要求1所述的方法，包括: -接收(20)至少一对的两个加速度测量值，并且 -分别基于所述至少一对测量值来计算出(21)至少一个加速度变化值， 其中对该效率系数的估算是基于该计算的加速度变化值、由该再生制动装置施加的至少一个力矩变化值、以及旨在用于该补充制动装置的至少一个补充制动设定点变化值来进行的。
3.如权利要求2所述的方法，其中，针对至少一对的两个加速度测量值，所述两个值对应于间隔了小于或等于I秒的时间的多个测量时刻。
4.如权利要求1至3之一所述的方法， 其中接收了多个加速度测量值、多个由该再生制动装置施加的力矩值、以及多个补充制动设定点值， 其特征在于 估算出该补充制动装置的效率系数的一个统计值。
5.如权利要求4所述的方法，其中该效率系数统计值是根据一种最小二乘法来估算的。
6.如权利要求5所述的方法，其中所实施的该最小二乘法是一种递归法。
7.如权利要求6所述的方法，其中所实施的该递归最小二乘法是一种使用了可变省略因素的方法。
8.一种用于装备有再生制动装置(FE)和补充制动装置的车辆的制动监视设备(1)，该制动监视设备包括: -用于接收至少一个车辆加速度测量值的装置(101)，所述至少一个测量是在制动过渡的过程中进行的，在该制动过渡的过程中该再生制动装置和/或该补充制动系统向车辆施加一个制动力， -用于接收由该再生制动装置施加的至少一个力矩值的并且接收旨在用于该补充制动装置的至少一个补充制动设定点值的装置(10)，所述至少一个力矩和设定点值与所述至少一个加速度值的测量时刻相对应， -用于基于该至少一个接收的加速度测量值、所述至少一个接收的由该再生制动装置施加的力矩值、以及所述至少一个接收的补充制动设定点值来估算该补充制动装置的效率系数的处理装置(11)。
9.一种用于装备有再生制动装置(FE)和补充制动装置的车辆的控制系统，该控制系统包括: -一个用于在该再生制动装置与该补充制动装置之间分配总体制动控制的设备， -一个如权利要求8所述的监测设备(I)。
10.一种机动车辆，包括一个再生制动装置、一个补充制动装置以及一个如权利要求9所述的控 制系统。
【文档编号】B60L7/26GK104080637SQ201280067024
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2011年12月5日
【发明者】G·皮塔-吉尔, H·阿齐, S·阿玛拉 申请人:雷诺两合公司