用于控制车辆中的再生制动的系统和方法
【专利摘要】公开了一种用于控制车辆中的再生制动的系统和方法。用于控制再生制动的车辆和方法可在制动事件期间的一段时间内利用最大可用的再生制动扭矩。随着车辆速度和/或动力传动系统扭矩降低，再生制动扭矩被控制为从最大值偏离。基于车辆减速度的级别选择再生制动扭矩从最大值偏离处的点。随后再生制动扭矩平稳地偏出直到它达到零。在车辆速度非常低时再生制动扭矩达到零，从而消除与马达以非常低的速度下运行相关联的低效性。
【专利说明】
用于控制车辆中的再生制动的系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于控制车辆中的再生制动的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 电动车辆、混合动力电动车辆(HEV)以及实际上利用诸如电动马达的电机的任何 车辆可以被配置为使用电机提供再生制动以至少辅助停车。此外，非电动车辆也可以被设 置为(例如)通过液压系统的使用而提供再生制动。相比于仅使用摩擦制动系统，再生制动 提供许多优点。例如，再生制动的使用(通过电动马达向车辆车轮提供负扭矩)减少摩擦制 动系统的摩擦元件上的磨损。此外，在再生制动期间，马达可用作发电机，以产生可以被直 接使用或储存在诸如电池的储存装置中的电力。
[0003] 由于与再生制动相关联的优点，一些再生制动控制系统可试图应用最大的再生制 动扭矩，以使总的车辆效率最大化。然而，可能期望在车辆(并因此马达)正以非常低的速度 运行时避免该策略。这是因为尽管马达能够在非常低的速度下产生非常高的扭矩，但是它 这样做具有非常低的效率。因此，再生制动扭矩可以被控制为在低的车辆速度下逐渐减少 到零。尽管该策略可提供效率，但在某些条件下车辆操作者可能在摩擦制动器接合时经历 不一致的刹车感觉。例如，如果在再生制动快速渐减并且摩擦制动器在非常短的时间段内 接管的情况下，这会是真实发生的。在摩擦制动是冷的时，这会尤其真实地发生。
【发明内容】
[0004] 本发明的实施例可提供一种用于通过使用不同点开始或结束再生制动来控制再 生制动的车辆和方法，从而适应多种多样的车辆条件(诸如不同级别的车辆减速度和降低 性能的摩擦制动）。与用于基于不响应于不同车辆条件的单一设置点控制再生制动的车辆 和方法相比，这可提供多个优点。
[0005] 本发明的实施例还可提供一种用于在具有再生制动系统的车辆中控制再生制动 的方法。所述方法可包括在车辆制动时确定第一车辆条件。还可以确定第二车辆条件，并将 再生制动扭矩减少到零。再生制动扭矩的减少可以在第二车辆条件达到第一预定值时开 始。第一预定值可基于第一车辆条件。
[0006] 本发明的实施例还可提供一种用于控制具有再生制动系统的车辆的方法。所述方 法可包括确定车辆操作者何时命令车辆制动。在操作者命令车辆制动时，至少再生制动可 用于降低车辆速度。在车辆制动时可确定第一车辆条件。可以确定第二车辆条件，在第二车 辆条件达到第一预定值时，减少再生制动扭矩。第一预定值可基于第一车辆条件。
[0007] 本发明的实施例还可提供一种包括可操作为向车辆提供再生制动的电机的车辆。 至少一个传感器可被配置为检测对应的车辆条件，并输出与每个对应的检测到的车辆条件 有关的至少一个信号。控制器可以与电机和所述至少一个传感器通信。控制器可被配置为 在车辆制动时，基于从至少一个传感器接收到的信号确定第一车辆条件和第二车辆条件。 控制器可被进一步配置为命令电机将再生制动扭矩减少到零。再生制动扭矩的减少可以在 第二车辆条件达到第一预定值时开始。第一预定值可基于第一车辆条件。
[0008] 本发明的实施例可包括一种用于控制车辆中的再生制动的方法。所述方法可包括 在耗散的制动能量的量大于制动能量限制时，在第一车辆速度处开始将再生制动减少到零 的步骤。所述方法还可包括在耗散的制动能量的量不大于制动能量限制时，在大于第一车 辆速度的第二车辆速度处开始将再生制动减少到零的步骤。
[0009] 本发明的实施例可包括一种用于控制车辆中的再生制动的方法，所述方法包括的 步骤有:基于第一车辆条件满足至少一个标准，当车辆速度在制动期间达到第一车辆速度 时开始将再生制动减少到零;基于第一车辆条件不满足所述至少一个标准，当车辆速度在 制动期间达到大于第一车辆速度的第二车辆速度时开始将再生制动减少到零。
[0010] 根据本发明的一个实施例，第一车辆条件是耗散的制动能量的量，并且满足至少 一个标准的第一车辆条件发生在耗散的制动能量的量大于制动能量限制时。
[0011] 根据本发明的一个实施例，耗散的制动能量的量至少基于车辆的至少一个车轮的 摩擦扭矩的量和车辆的至少一个车轮的转速。
[0012] 根据本发明的一个实施例，耗散的制动能量的量还至少基于在先计算的耗散的制 动能量的量和自从在先计算以来的时间。
[0013] 根据本发明的一个实施例，第一车辆速度和第二车辆速度之差是耗散的制动能量 的量的函数。
[0014] 根据本发明的一个实施例，第一车辆速度和第二车辆速度之差随着耗散的制动能 量的量的增加而减少。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述制动能量限制至少基于车辆制动系统温度和车辆 点火系统状态。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述车辆点火系统状态包括车辆已处于点火开关断开 状态多久。
[0017] 本发明的实施例可包括一种用于控制车辆中的再生制动的系统。所述系统可包括 控制系统，所述控制系统包括至少一个控制器，所述控制器被配置为：当耗散的制动能量的 量不大于制动能量限制（该制动能量限制至少基于车辆制动系统温度和车辆点火系统状 态)时，增大再生制动开始减少到零处的车辆速度。
[0018] 根据本公开的一个实施例，车辆点火系统状态包括车辆已处于点火开关断开状态 多久。
[0019] 根据本公开的一个实施例，耗散的制动能量的量至少基于车辆的至少一个车轮的 摩擦扭矩的量和车辆的至少一个车轮的转速。
[0020] 根据本公开的一个实施例，耗散的制动能量的量还至少基于在先计算的耗散的制 动能量的量的和自从在先计算以来的时间。
[0021] 根据本公开的一个实施例，再生制动开始减少到零处的车辆速度增加的量是耗散 的制动能量的函数。
【附图说明】
[0022] 图1示出了根据本发明的至少一些实施例的车辆的简化示意图；
[0023] 图2示出了说明根据本发明的至少一些实施例的方法的流程图；
[0024] 图3示出了根据本发明的至少一些实施例的用于控制再生制动的多条扭矩曲线；
[0025] 图4示出了根据本发明的至少一些实施例的用于控制再生制动的不同的扭矩曲线 组；
[0026] 图5示出了被一起控制以建立恒定的总扭矩曲线的再生扭矩曲线和摩擦扭矩曲 线；
[0027] 图6示出了再生扭矩曲线和降低性能的摩擦扭矩曲线，这两条曲线组合以建立不 一致的总扭矩曲线；
[0028] 图7示出了再生扭矩曲线与降低性能的摩擦扭矩曲线组合，以产生平滑的总扭矩 曲线；
[0029] 图8示出了说明根据本发明的至少一些实施例的方法的流程图；
[0030] 图9示出了根据本发明的至少一些实施例的用于控制再生制动的多条扭矩曲线；
[0031] 图10示出了根据本发明的至少一些实施例的用于控制再生制动的不同的扭矩曲 线组。
【具体实施方式】
[0032] 根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应该理解，公开的实施例仅仅是 本发明的示例，本发明可以以各种形式和可选的形式实施。附图不一定按照比例绘制;可能 会夸大或最小化一些特征，以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细 节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代 表性基础。
[0033] 图1示出了根据本发明的车辆10的一部分的简化示意图。车辆10包括由制动控制 器14控制的摩擦制动系统12。车辆10还包括作为车辆动力传动系统的一部分的再生制动系 统16。具体地讲，再生制动系统16包括一个或更多个电机(例如，电动马达），所述电机可操 作为给车辆10提供再生制动。再生制动系统16通过由一个或更多个控制器组成的控制系统 (诸如车辆系统控制器(VSC)18)来控制。VSC 18可包括其它控制器，例如，动力传动系统控 制模块(PCM)。事实上，在图1中示出的作为单独的控制器的制动控制器14可集成到VSC 18 中，或可经由控制器局域网或其它通信系统与VSC 18、PCM和其它控制器进行通信。因此，可 通过单个控制器、单个硬件装置内的单独的软件控制器或者单独的软件控制器和硬件控制 器的组合来控制车辆10内的各种系统(包括再生制系统16和摩擦制动系统12)。
[0034]制动控制器14从制动踏板20接收车辆操作者输入，并且VSC 18从加速踏板22接收 操作者输入。具体地讲，制动传感器24(可以是多于一个的传感器)被配置为检测制动踏板 20的位置，并向制动控制器14发送一个或更多个信号。类似地，加速踏板传感器26(也可以 是多于一个的传感器)被配置为检测加速踏板22的位置，并向VSC 18发送一个或更多个信 号。VSC 18和制动控制器14使用包括来自所述传感器24、26的输入的各种输入来决定如何 控制摩擦制动系统12和再生制动系统16。摩擦制动系统12操作为根据本领域公知的方法通 过一个或更多个摩擦元件的应用而降低车轮28的转速。类似地，再生制动系统16可操作为 通过使至少一个电动马达产生经由动力传动系统传递到车辆车轮28的负转矩而降低车辆 车轮28的转速。
[0035]摩擦制动系统12包括在图1中由单个传感器30表示的一个或更多个传感器。传感 器30被配置为将与摩擦制动系统12内的各种条件相关的信号发送到控制器14。例如，如果 摩擦制动系统12将经历可能由于增压损失（loss of boost)或液压回路的损失而导致的降 低的制动能力，则传感器30可将这种情况传送至制动控制器14,制动控制器14进而与VSC 18通信。类似地，再生制动系统16具有在图1中由传感器32表示的一个或更多个传感器。传 感器32可检测诸如马达速度、马达转矩、功率(power)等这样的条件。传感器32直接与VSC 18通信，VSC 18可使用这些输入结合其它输入来控制制动系统12、16。
[0036]车辆10还包括车身/底盘系统34。车身/底盘系统34包括车辆10的结构元件，所述 结构元件包括诸如车辆悬架系统之类的元件。在图1中单独示出的车轮28可被认为是较大 的车身/底盘系统34的一部分。一个或更多个传感器(在图1中被示出为单个传感器36)被配 置为检测车身/底盘系统34的各种条件，并与VSC 18通信。传感器36可检测诸如车身/底盘 系统34的各个元件的偏转(deflection)或各个元件上的负载的条件。类似地，代表一个或 更多个传感器的传感器38被配置为检测车轮28的包括车轮转速的条件。在图1中示出了传 感器38与较大的车身/底盘系统34通信，车身/底盘系统34继而与VSC 18通信。可选地，传感 器38可直接连接到VSC 18。
[0037]图2示出了说明根据本发明的方法的流程图40。所述方法开始于步骤42,并在步骤 44处，根据驾驶员输入确定车辆10的总的制动需求。这些输入可包括由传感器24和26检测 到的制动踏板位置和加速踏板位置。在步骤46处进行最初判定，在该步骤中确定制动事件 是否正在进行。如果所述输入指示制动事件没有正在进行，该过程结束。相反，如果确定制 动事件正在进行，在步骤48处确定第一车辆条件。第一车辆条件可以是多个不同车辆条件 (诸如摩擦制动性能、车辆减速度、总的制动扭矩(包括摩擦制动和再生制动两者）、总的制 动功率、总的制动力、制动踏板位置、悬架载荷和悬架位置)中的任意一个。
[0038]在步骤49中，确定第一预定值(PV1)。如在下文中结合图3到图7更详细地解释的， 第一预定值基于在步骤48中确定的第一车辆条件。因此，对于不同的车辆条件，第一预定值 可不同。与基于不响应于多个车辆条件的单个设置点减少再生制动扭矩的系统和方法相 比，这提供了多个优点。
[0039]在步骤50处，确定第二车辆条件，尽管这一步在流程图40中按顺序地发生在步骤 48和49之后，事实上它可以与步骤48和49同时发生或在步骤48和49之前发生。在实践中，第 一车辆条件和第二车辆条件的确定可以是持续的，以使VSC 18以某个预定频率接收车辆条 件的定期的更新。
[0040] 在步骤50中确定的第二车辆条件可包括诸如车辆10的速度、动力传动系统扭矩或 车辆速度与动力传动系统扭矩的组合之类的条件。然后在步骤52处，将第二车辆条件与第 一预定值进行比较。例如，如果第二车辆条件是车辆速度，则将监测车辆10的速度以确定其 何时达到某一预定的速度。由于制动事件正在进行，因此车辆10的速度正在降低。因此，当 VSC 18确定车辆速度处于或低于预定的速度时，满足步骤52中的条件。因此，为了满足步骤 52中的条件，第二车辆条件不需要与第一预定值完全一致。
[0041] 如在流程图40中所示，如果第二车辆条件还未达到第一预定值，则所述方法环回 到步骤50以前，并且再一次确定第二车辆条件。如果在步骤52中条件得到满足，则在步骤54 处开始减少再生制动扭矩。如在下文中详细描述的，如果制动事件继续，则再生制动扭矩将 减少到零。然后该过程结束，如在框56中所示，如果确定制动事件未在进行(在步骤46处）， 也将出现该过程结束。
[0042]转到图3,详细地描述了图2中所示的方法。扭矩曲线abc表示用于诸如车辆10的车 辆的最大可用的再生制动扭矩(或再生限制(regen limit))。因为曲线abc代表制动扭矩， 所以其一直为负的。因此，随着最大可用的再生制动扭矩增加，曲线abc的负值变得更大。 [0043]从图3中的曲线图中，清楚的是再生制动扭矩的可用量随着车辆速度的降低而增 加，在某一相对低的车辆速度下再生制动扭矩的可用量达到最大值。如上文讨论的，使电动 马达以非常低的速度运行尽管具有大量的可用扭矩也是低效率的。因此，再生制动控制系 统可使再生制动扭矩从某一值融出（blend out)到零，以从再生限制曲线偏离，从而减少低 效性。因此，在使用再生制动扭矩的最大可用量的期望与减少马达的低效性并为车辆操作 者提供平稳的制动体验的期望之间存在矛盾。本发明通过检查多种车辆条件并调整开始再 生制动扭矩的融出（blending)的点（即，调整再生制动扭矩从再生限制曲线偏离的点)来平 衡这些互相矛盾的目标。
[0044]除了再生限制曲线abc外，图3还示出了四条另外的扭矩曲线：曲线adhi、曲线 aehi、曲线afhi和曲线aghiJSC 18被配置为根据与这些曲线类似的扭矩曲线控制车辆10 上的再生制动扭矩。当然，图3中示出的扭矩曲线仅表示出于说明的目的而在无数条可能的 扭矩曲线中选择的四条可能的扭矩曲线。图3中的每条扭矩曲线对应于特定的第一车辆条 件，诸如减速度或总的制动扭矩。
[0045]明确地说，在车辆减速度大约为0.8g或总的制动扭矩大约为5000Nm时使用曲线 adhi。当然，实际制动扭矩取决于包括车辆质量的多个因素；因此，仅出于说明的目的使用 5000Nm的值。类似地，在车辆减速度大约为0.6g和0.4g时或者在总的制动扭矩大约为 3750Nm和2500Nm时分别使用曲线aehi和曲线afhi。在车辆减速度低于0.2g或总的制动扭矩 低于1250Nm时使用曲线aghi。对于其它车辆减速度，或其它总的制动扭矩级别，将使用适合 于相应减速度或总的制动扭矩的扭矩曲线。
[0046]值得注意的是，对应于车辆减速度为0.8g的扭矩曲线不需要与对应于总的制动扭 矩为5000Nm的扭矩曲线相一致。对于其它三条扭矩曲线同样如此。减速度和总的制动扭矩 的双重标号仅用于说明目的，并且未必意味着特定减速度和特定总的制动扭矩值之间的一 致关系。为了方便起见，图3和图4的下面的描述的大部分专门涉及减速度;然而，应理解的 是，相同的描述也适用于总的制动扭矩。
[0047]返回参考图2中的流程图，车辆减速度表示在步骤48中确定的第一车辆条件。如上 文所描述的，可以使用其它车辆条件取代车辆减速度。例如，可以基于不同级别的总的制动 功率，建立将被用于控制再生制动的多条扭矩曲线。类似地，第一车辆条件可以是多个不同 的车辆条件(包括总的制动力、制动踏板位置、悬架载荷、悬架位置或摩擦制动性能）中的任 意一个。如上文中结合图1所描述的，与车辆系统中的每者相关联的多种传感器中的一个或 更多个可以向VSC 18发送信号以提供关于所选的车辆条件的信息。然后VSC 18可使用一条 或更多条扭矩曲线(诸如图3中所示的那些曲线)控制车辆10的再生制动。
[0048]返回到图3,可以看出对于高数值的动力传动系统扭矩和/或车辆速度，再生制动 的控制遵循再生限制曲线。在某一点处，再生制动的控制开始从再生限制偏离并且再生制 动扭矩从再生限制曲线上的某一点融出并下降到零。扭矩曲线中的一条从再生限制曲线偏 离的点（即，点d、e、f和g)中的每个表示在图2中的步骤52中使用的第一预定值。如在图3中 清楚地示出的，在扭矩曲线从再生限制曲线偏离的点（即，第一预定值)是基于第一车辆条 件(在本示例中，车辆减速度）的。因此，与一些再生制动控制系统不同，本发明使用不同的 点开始融出再生制动扭矩。
[0049] 如图3所示，在扭矩曲线上融出开始的点也是最大再生制动扭矩的点。因为对于较 高级别的车辆减速度更快地融出再生制动扭矩，所以在车辆减速度和最大再生制动扭矩之 间存在反比关系。相反地，因为较高级别的车辆减速度更快地融出，所以在融出开始处的确 定的减速度值与动力传动系统扭矩和/或车辆速度之间存在正比关系。
[0050] 在图3中再生制动扭矩的融出示出为以下的直线，由扭矩曲线上的两个点限定。例 如，扭矩曲线adhi包括由在点d处的最大再生制动扭矩和在点h处的零再生制动扭矩限定的 第一曲线段dhJSC 18可确定何时达到这些点，这是因为这些点中的每一个对应于车辆条 件(诸如动力传动系统扭矩或车辆速度）。因此，对于确定的减速度为〇.8g，VSC 18可控制再 生制动扭矩在车辆速度为25英里每小时(mph)时开始融出，并在车辆速度为5mph时结束融 出。类似地，如果确定的车辆减速度是0.4g，则VSC 18可在车辆速度为15mph时开始融出再 生制动，而仍在车辆速度为5mph时结束融出。
[0051] 作为将车辆速度用作第二车辆条件的替代，VSC 18还可以依赖动力传动系统扭矩 来确定何时开始融出再生制动扭矩。例如，如果确定的减速度是〇 . 8g，并且车辆速度是 25mph，则VSC 18还可依赖动力传动系统扭矩来确定是否开始融出再生制动扭矩。如果动力 传动系统扭矩在车辆速度为25mph时仅为lOOONm，则可以延迟再生制动扭矩的融出。然而， 如果动力传动系统扭矩车辆速度为25mph时是2000Nm，则VSC18可控制再生制动扭矩开始融 出。
[0052]尽管在图3中再生制动扭矩的融出示出为线性的，但它可以是非线性的。例如，再 生制动扭矩的融出可基于预定百分比的最大可用再生制动扭矩。在这种情况下，融出将作 为再生限制曲线的函数而出现，因此，对于再生限制曲线的非线性部分而言融出将是非线 性的。
[0053]在结合图3所描述的示例中，VSC 18根据单一扭矩曲线控制再生制动扭矩。由于在 制动事件期间车辆条件改变，VSC 18可被设置为即使对于单一制动事件也根据多于一条的 曲线控制再生制动。在车辆减速度被用作第一车辆条件时，在单一制动事件中使用多于一 条的曲线来控制再生制动的一种方法包括仅在车辆减速度在制动事件期间增加时使用多 于一条的曲线。因此，如果在制动事件期间车辆减速度保持恒定或减少，VSC 18将依照单一 曲线(诸如图3中的曲线afhi)控制再生制动。然而，如果在制动事件期间车辆减速度从0.4g 增加至〇.8g，则VSC 18可以依照曲线afhi开始控制再生制动扭矩，并且随后基于曲线adhi 完成融出。
[0054]如在图3中所示，限定再生制动扭矩的融出的曲线段中的每一段（即，段dh、eh、fh 和gh)表示制动扭矩随着动力传动系统扭矩和/或车辆速度的某些变化的变化。可替代地， 由于在制动事件期间再生制动扭矩的融出在一段时间内出现，因此，曲线段dh、eh、fh和gh 中的每一段可由一段时间表示。可针对不同车辆条件(诸如，不同的车辆减速度)控制再生 制动扭矩的一种方法是在于使用单一的、恒定的时间段（以在该时间段中融出再生制动扭 矩）。例如，不管确定的车辆减速度如何，都可以选择6秒的时间段作为在该时间段内再生制 动扭矩将要被融出的值。因此，可确定点d、e、f和g，使得曲线段dh、eh、fh和gh中的每个都在 6秒的时间段内完成。
[0055] 在图4中示出了控制再生制动扭矩的融出的另一种方式。在图4中，仅扭矩曲线中 的一条遵循再生限制曲线（即，用于车辆减速度小于〇.2g或总的制动扭矩小于1250Nm的扭 矩曲线）。在更高的车辆减速度(或总的制动扭矩）下，整条扭矩曲线上移，以使无论车辆减 速度(或总的制动扭矩)如何，在再生扭矩的融出开始的点都是恒定的。尽管图3和图4中所 示出的曲线是基于不同等级的车辆减速度(或总的制动扭矩），但是可基于诸如制动踏板位 置的不同车辆条件生成相似的曲线。可以直接使用制动踏板位置，或者制动踏板位置可与 诸如总的制动功率或总的制动力的其它车辆条件有关。类似地，可以使用用于不同悬架载 荷和/或悬架位置的不同扭矩曲线来生成扭矩曲线。
[0056] 如上文所描述的，由VSC 18确定的第一车辆条件还可以是摩擦制动性能。图5示出 了三条扭矩曲线:再生扭矩曲线(与图3和图4中所示的扭矩曲线类似）、摩擦扭矩曲线(代表 用于诸如摩擦制动系统12的摩擦制动系统的扭矩曲线)和恒定的总扭矩曲线(代表再生扭 矩曲线和摩擦扭矩曲线的总和）。
[0057] 在图5中示出的示例中，以与图3和图4中所描述的方式相似的方式控制再生制动 扭矩;此外，还控制摩擦制动扭矩，使其增加以与减少的再生制动扭矩相匹配。在图5中以椭 圆标识的"再生渐减(Regen Ramp Out)"示出了这个区域。在摩擦制动性能降低时，将再生 制动扭矩的融出(b 1 end out)与相应的摩擦制动扭矩的融入(b 1 end in)相匹配可能是困难 或不可能的。例如，如果摩擦制动系统经历增压的损失或液压回路的损失，则该摩擦控制系 统可以不能依照图5中所示的曲线控制摩擦制动扭矩。
[0058] 图6示出了再生制动扭矩遵循与图3和图4中所示的曲线相似的曲线的情况，但摩 擦制动系统的性能降低并且不再独立地可控。正常的再生制动扭矩和降低性能的摩擦扭矩 相加产生不一致的总扭矩。这样的不一致的总扭矩可能需要车辆操作者(例如)通过调整制 动踏板压力来补偿。本发明为此提供了解决方案，通过如上文所描述的偏出再生制动扭矩。
[0059] 图7示出了将本发明应用到摩擦制动扭矩性能降低的情况。在这种情况下，在图2 的步骤48中确定的第一车辆条件是摩擦制动性能。在该示例中，第二车辆条件是在图7的图 表中由横坐标指示的车辆速度。VSC 18可以在车辆速度的预定值下开始将再生制动扭矩减 少到零，车辆速度的预定值基于降低的摩擦制动性能（g卩，基于第一车辆条件）。
[0060] 如图7所示，再生制动扭矩逐渐地并平稳地偏出，以使总制动扭矩也平稳，并且没 有突然的变化。这为车辆操作者提供了平稳、一致的感觉，并消除对车辆操作者快速反应以 为制动扭矩中的急剧变化作出补偿的需要。对于图7中所示的示例，第一预定值(即，在再生 制动扭矩偏出开始时的车辆速度)对于任何类型降低的摩擦制动性能来说可以是相同的。 可替换地，VSC 18可被配置为根据降低的摩擦制动性能的类型和严重性使用不同值。
[0061] 如上文所指出的，快速渐减再生制动可导致车辆操作者的不一致的感觉，特别是 在摩擦制动器是冷的时。因此，本发明的实施例采用考虑制动系统条件以确定再生制动应 多快地渐减以及再生制动应以什么样的速度渐减的渐减策略。图8示出了说明根据本发明 的实施例的方法的高级别的流程图58,具体地，示出了关于是否应在再生制动渐减时使用 预热策略。
[0062]通常，预热策略将使用比正常用作用于渐减再生制动的开始点的车辆速度更高的 车辆速度。以更高的车辆速度开始渐减过程在车辆速度处于零或接近零之前为摩擦制动器 提供了更大量的时间来接管。通过为再生制动渐减以及摩擦制动接管提供额外的时间，车 辆操作者在应用冷的摩擦制动器时会经历的不一致的感觉可被减少或被消除。
[0063]可由诸如上文描述的控制系统执行的方法在步骤60开始并进行到判定块62,在块 62中确定制动事件是否正在进行。如果制动事件没有正在进行，则所述方法环回并继续进 行询问直到判定是肯定的为止。在步骤62后，所述方法移到判定块64，在块64中确定耗散的 制动能量(BED)的量是否大于制动能量限制（BEL)。将在下文中更详细地描述什么是参数 "BED"和"BEL"以及它们怎样被确定。
[0064]如果确定耗散的制动能量大于制动能量限制，所述方法进行到步骤66并且不使用 预热策略。然而，如果耗散的制动能量不大于制动能量限制，那么使用预热策略。总体来说， 当第一车辆条件满足至少一个标准时，可在车辆速度在制动期间达到第一车辆速度时开始 将再生制动减少到零。相反地，当第一车辆速度不满足所述至少一个标准时，可在车辆速度 在制动期间达到大于第一车辆速度的第二车辆速度时开始将再生制动减少到零。
[0065] 在图8所示出的和上文所描述的实施中，第一车辆条件是耗散的制动能量的量，并 且满足至少一个标准的第一车辆条件发生在耗散的制动能量的量大于制动能量限制时。更 具体地，当耗散的制动能量的量大于制动能量限制时，可在第一车辆速度处开始将再生制 动减少到零(例如，不使用预热策略)并且当耗散的制动能量的量不大于制动能量限制时， 可在大于第一车辆速度的第二车辆速度处开始将再生制动减少到零（例如，使用预热策 略）。当BED不大于BEL时，增大再生制动开始减少到零时的车辆速度。
[0066] 转到图9,详细地描述了图8中示出的方法。扭矩曲线abc表示再生限制(还参见图3 及其附加的描述）。除了再生限制曲线（曲线abc)以外，图9还示出了四条额外的扭矩曲线： 曲线adhi、曲线aehi、曲线afhi和曲线aghiJSC 18被配置为根据与这些曲线类似的扭矩曲 线控制车辆10上的再生制动扭矩。当然，图9中示出的扭矩曲线仅代表出于说明的目的在无 数条可能的扭矩曲线中选择的四条可能的扭矩曲线。图9中的每条扭矩曲线对应于特定的 第一车辆条件，诸如BED的值。
[0067]明确地说，当BED等于零时(BED = 0)使用曲线adh i。该曲线示出了再生制动的偏出 在点d(至少在本示例中，点d是在偏出开始时的最高车辆速度)处开始出现。回退到参考图 8，并且特别在判定块64中，当BED等于零时，它不可能大于BEL，并且因此使用预热策略，如 步骤68中所示。在图9中所示的示例的另一端是表示BED大于BEL (BED > BEL)的情况的曲线 aghi。如图8所示，在这种情况下将不使用预热策略。因此，在再生制动开始偏出时的车辆速 度由点g代表，该速度可以是上文提及的"第一车辆速度"。
[0068] 类似地，由点d表示的车辆速度可以是上文提及的"第二车辆速度"，或者可替代 地，点e和点f可以表示该速度。这是因为点e和点f两者都表示高于点g处的车辆速度的车辆 速度，并且曲线aehi和曲线afhi两者示出使用预热策略的控制。明确地说，在BED的值大于 零但小于BEL的一部分(X%BEL>BED>0)时，使用曲线aehi。在BED大于BEL的一部分但仍小于 BEL的全值时（BEL>BED>X%BEL)，使用曲线afhi。
[0069] 在图10中示出了控制再生制动扭矩的偏出的另一种方式。此处，仅扭矩曲线中的 一条遵循再生限制曲线，即，当BED大于BEL时使用的扭矩曲线。当BED不大于BEL时，整条扭 矩曲线上移，以使无论BED的相对值如何，在再生扭矩的偏出开始的点都是恒定的。在该曲 线族中，相同的车辆速度用作用于开始再生制动扭矩的偏出过程的点;然而，随着曲线从再 生限制曲线向上移，更少的再生制动被使用，并且因此在车辆速度的相同降低期间需要发 生更少的偏出。上面的曲线(在BED等于零处)刚好在再生限制之上，并且因此在车辆速度的 相同降低期间具有较少的偏出要完成。
[0070] 尽管可能有不同的方式来计算诸如上文所描述的制动能量限制，但在本发明的至 少一些实施中，BEL至少是制动系统温度和点火系统状态的函数，或至少基于制动系统温度 和点火系统状态。尽管用于确定BEL的点火系统状态可以由若干参数的任意一个表示，但在 本发明的至少一些实施中，点火系统状态包括车辆已处于点火开关断开状态多久。这至少 提供了自从上一次使用摩擦制动器以后摩擦制动器可能变得有多冷的某一指示。
[0071] 关于制动系统的温度，可以以若干种不同的方式中的任意一种来计算该制动系统 的温度，这些方式包括通过使用直接与控制系统的一部分(诸如VSC18,其中，该信号可被利 用诸如上文所描述的CAN互相连接的一个或更多个控制器使用)通信的内部温度传感器。可 替换地，一个或多个压力传感器可用于估算制动系统的温度，以便在BEL的计算中使用。在 至少一些实施中，将根据在系统启动之后几乎立即（例如，在启动后的五秒之内）收集的数 据确定初始的制动系统温度。
[0072] 使用制动系统温度和点火开关断开时间来确定BEL可包括关联的温度和能量的数 据表格的使用。在至少一些实施中，温度/能量表格将具有至少八个数据点;温度值可具有-60 °C到400 °C的范围（分辨率为0.01)，而能量值可具有0到250000焦耳(J)的最小范围（分辨 率为4)。这种数据表格可被预编入控制系统中并用作基于如上所述确定的制动系统温度的 查找表格。对于数据点之间的温度值，可使用线性或其它类型的插值方案确定对应的能量 值。
[0073] 如果点火开关切断时间已超过某预定的点火开关切断时间（例如，两小时），则从 查找表格确定的能量值可用作BEL。如果实际点火开关切断时间未超过预定的点火开关切 断时间，则可将BEL设为零或某相对低的值，从而在所有的情况下或在大多数情况下，耗散 的制动能量将超过BEL并且不使用或在较低的等级使用预热策略。如果被期望的话，可(例 如）基于制动系统温度在预定温度以上而进一步限制BEL的值。在至少一些实施中，无论从 查找表格确定的能量值是多少，对于20°C以上的制动系统温度，BEL的值都将被设置为不多 于10000J。
[0074] 总体而言，耗散的制动能量的量可以是若干参数的函数，或基于若干参数。例如， 在至少一些实施中，耗散的制动能量的量可至少基于车辆的至少一个车轮的摩擦扭矩的量 和车辆的至少一个车轮的转速。在至少一些实施中，BED还可基于在先计算的耗散的制动能 量的量和自从在先计算以来的时间。更具体地说，在至少一些实施中，在系统启动之后BED 将以零值被初始化。然后，可通过基于制动压力和车轮转速估算输入到一个或更多个车辆 车轮的制动能量而计算BED。在至少一些实施中用于BED的等式可以写成如下形式：
[0075] BED(J)=耗散的制动能量Z1(J)+摩擦扭矩(Nm)*转速(rad/s)*控制环时间（s) [0076]其中：耗散的制动能量Z1(J)是在先计算的BED(对于第一次这样的计算 [0077]该值为零），以焦耳为单位；
[0078]摩擦扭矩(Nm)是根据制动压力确定的摩擦制动扭矩，以牛顿-米为单位，制动压力 可以通过每条回路上而不是每个车轮或底盘上的传感器来测量；
[0079]转速(rad/s)是一个或更多个车辆车轮的转速，以每秒的弧度为单位，转速可以是 (例如)平均的或可以使用单个车轮转速；
[0080] 控制环时间（s)自从BED的最近的在先确定起经过的时间，以秒为单位。
[0081] 如在上文中详细地描述的，例如，结合图9,在不同的车辆条件下，再生制动开始偏 出或渐减到零的点可能发生变化。可基于任意数量的因素(诸如上文中所描述的那些)或通 过其它因素来选择该点。采用上文中描述的预热策略的本发明的实施例可以以再生制动开 始渐减到零的预定的点开始。例如，该点可表示诸如在图9中示出和结合图9描述的特定车 辆速度（因为该速度是最高的车辆速度(其中，允许100%的再生制动并且不允许有摩擦制 动），所以该速度可被称作"最大再生速度"）。因此，在使用预热策略的实施例中，上文中描 述的"第一车辆速度"可以是在未使用预热策略时再生制动开始渐减的车辆速度(例如，图9 中的点g)。上文中描述的"第二车辆速度"可以是在使用预热策略时再生制动开始渐减时的 车辆速度(例如，点d、e或f)。
[0082] 如在上文中描述的，第二车辆速度大于第一车辆速度，这是因为这允许有更多的 时间用于将被偏出的再生制动以及用于让摩擦制动接管，从而提供更平稳的过渡。在至少 一些实施中，第一车辆速度和第二车辆速度之差可以是耗散的制动能量（即，BED)的量的函 数，或基于耗散的制动能量的量。该速度差可以被标识为"预热渐减速度"（WRS，Warm-up Rampout Speed)，并且在至少一些实施中可以通过下列等式限定。
[0084]其中：MWRS是最大预热渐减速度的预定的、可校准的值;在一些实施中，该值可被 设为10千米每小时(kph);
[0085] BEL和BED是如上文所限定的；
[0086] BERR是制动能量渐减的范围，并且是适于渐减再生制动的制动能量值的预定的、 可校准的范围；在一些实施中，所述范围可以为5000-70000J(分辨率为1J并且初始值为 15000J)。
[0087]根据上面的等式，可以看出当BEL大于BED(如上文描述的，意味着将使用预热策 略)时，WRS的值将为正的，并且因此第二车辆速度将大于第一车辆速度。相反，如果BED的值 大于BEL的值，则根据等式WRS的值将为零，这关联到未使用预热策略的情况。可以从对上面 等式的分析中收集到的另一个关系是，在至少一些情况下，WRS的值随着BED值的增加而减 少。因此，在采用预热策略并且WRS的值不为零的情况下，第一车辆速度和第二车辆速度之 差通常随着BED值的增加而减少，而车辆速度的差通常随着BED值的减少而增加。
[0088]虽然在上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所 有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理 解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可做出各种改变。此外，可将各个实现的实 施例的特征进行结合，以形成本发明的进一步实施例。
【主权项】
1. 一种用于控制车辆中再生制动的方法，包括： 当耗散的制动能量的量大于制动能量限制时，在第一车辆速度处开始将再生制动减少 到零； 当耗散的制动能量的量不大于制动能量限制时，在大于第一车辆速度的第二车辆速度 处开始将再生制动减少到零。2. 如权利要求1所述的方法，其中，第一车辆速度和第二车辆速度之差是耗散的制动能 量的量的函数。3. 如权利要求2所述的方法，其中，第一车辆速度和第二车辆速度之差随着耗散的制动 能量的量的增加而减少。4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述耗散的制动能量的量至少基于车辆的至少一个 车轮的摩擦扭矩的量和车辆的至少一个车轮的转速。5. 如权利要求4所述的方法，其中，所述耗散的制动能量的量还基于在先计算的耗散的 制动能量的量和自从在先计算以来的时间。6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述制动能量限制至少基于车辆制动系统温度和车 辆点火系统状态。7. 如权利要求6所述的方法，其中，所述车辆点火系统状态包括车辆已处于点火开关断 开状态多久。
【文档编号】B60L7/18GK106004462SQ201610190934
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】丹尼尔·A·高博, 戴尔·斯科特·克劳姆贝兹
【申请人】福特全球技术公司