CN102159424B - 机动车辆再生制动方法 - Google Patents

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Abstract

用于机动车辆的再生制动方法，其特征在于，渐进地施加再生制动动作，该制动动作的施加速度取决于机动车辆的速度。

Description

机动车辆再生制动方法
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的再生制动方法或者用于机动车辆的能量再生制动方法。本发明还涉及包含用于执行这种方法的软件装置的数据介质、旨在用于机动车辆的再生制动系统以及包括这种再生制动系统的车辆。本发明还涉及一种再生制动系统的操作方法，该操作方法使得可以执行根据本发明的再生制动方法。
背景技术
已知机动车辆尤其是电动车辆或混合动力车辆配备有两种制动系统：第一耗散制动系统和第二再生制动系统。
耗散制动系统将机动车辆的动能转化成耗散的能量，例如其形式为制动盘和/或鼓处的热。
再生制动系统将机动车辆的动能转化成例如电的或机械的能量，该能量可以存储在车辆中，从而随后可以重新利用，特别是用于加速车辆。
这两种制动系统的使用管理十分复杂。
实际上，很难设置两个部件来分别专用于控制耗散制动系统和再生制动系统。
因此，一般仅设置一个只专用于耗散制动系统的控制部件，以便保留对车辆驾驶员的直觉的使用。从而，已知的是通过车辆的加速踏板来控制再生制动系统。特别是，已知当驾驶员释放车辆的加速踏板时起动再生制动系统。
为改善包括上述两种制动系统的车辆的驾驶舒适性和由再生制动系统施加的制动作用的相关性，还从文献FR2749229获知根据脚从加速踏板抬起的速度来控制由再生制动系统产生的制动力。
然而，在减速和/或制动阶段，前面讨论的车辆的驾驶舒适性并不是最佳的。类似地，由于再生制动系统引起的制动作用的强度并不总是最佳的。
文献DE69918342描述了一种具有再生制动系统的混合动力车辆，该再生制动系统使得可以在车辆的减速和制动阶段存储能量，制动阶段的再生能量更大。
文献US2004/0122579公开了一种制动系统，该制动系统包括可以起动和无效的再生制动设备。
文献DE102004051530公开了一种具有再生制动系统的电推进车辆。再生制动的强度根据该车辆的速度变化。
文献WO2006/076999公开了一种控制包括再生制动设备的制动系统的方法。制动作用的强度取决于车辆的速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种再生制动方法，该再生制动方法消除了前面指出的缺陷，并且可以改善现有技术中已知的再生制动方法。特别地，本发明提出了一种制动方法，该制动方法在再生能量水平和车辆乘员的感觉和舒适性方面都增强了再生制动的使用。
根据本发明的再生制动方法包括如下步骤：测试再生制动动作信号；当再生制动动作存在时，确定机动车辆的速度，并且当该机动车辆的制动踏板未被接触时根据该机动车辆的速度计算再生制动强度设定点；根据再生制动强度设定点在预定的强度下渐进地施加再生制动动作；增加再生制动强度设定点的值，以便当制动踏板被接触时增大再生制动动作。
该再生制动方法的包括下列各种实施方式：
-机动车辆的再生制动动作的强度取决于机动车辆的速度；
-再生制动动作的强度在从第一速度阈值延伸到比该第一速度阈值大的第二速度阈值的第一速度范围内随着车辆的速度增加而增加；
-再生制动动作的强度在从与第二速度阈值相等的第三速度阈值延伸到比该第三速度阈值大的第四速度阈值的第二速度范围内基本上恒定；
-再生制动动作的强度在从与第四速度阈值相等的第五速度阈值延伸到比该第五速度阈值大的第六速度阈值的第三速度范围内随着车辆的速度增加而减小；
-再生制动动作的强度在延伸超过与第六速度阈值相等的第七速度阈值的第四速度范围内基本上恒定；
-将再生制动动作的强度提高一第一恒定值；
-当不再在机动车辆的耗散制动控制部件上施加动作时，减小机动车辆的再生制动动作的强度；以及
-将再生制动动作的强度减小一第一恒定值。
根据本发明的再生制动系统包括用于执行上述再生制动方法的硬件装置和/或软件装置。
根据本发明的再生制动系统包括下列各种实施方式：
-所述硬件装置和/或软件装置包括用于确定车辆速度的装置、能量再生制动设备和用于控制该能量再生制动设备的设备；
-所述硬件装置和/或软件装置是计算机；以及
-该再生制动系统包括检测耗散制动设备的控制部件上的动作的装置。
根据本发明的机动车辆包括上述再生制动系统。
附图说明
作为示例给出的附图示出了根据本发明的再生制动方法的实施模式和根据本发明的制动系统的实施例，在附图中：
图1是机动车辆的再生制动系统的一个实施例的示意图；
图2是根据本发明的再生制动方法的第一实施模式的流程图；
图3是示出了根据本发明的再生制动方法的原理的图解；
图4是根据本发明的再生制动方法的第二实施模式的流程图；
图5是示出根据本发明的再生制动方法第二实施模式的原理的图解；
图6是根据本发明的再生制动方法的第三实施模式的流程图；
图7是示出根据本发明的再生制动方法第三实施模式的原理的图解。
具体实施方式
图1所示的再生制动系统旨在用于机动车辆。该再生制动系统主要包括计算机2、控制设备3、确定车辆速度（纵向速度）的装置4、能量再生制动设备5，必要时还包括检测作用在耗散制动设备的控制部件上的动作（作用）的装置。检测作用在耗散制动车辆的控制部件上的动作的装置例如可以包括位于耗散制动设备的控制部件上的接触检测器。或者，该检测装置可以包括感测施加在耗散制动设备的控制部件上的力的力传感器，当由该传感器供应的力指超过力阈值时，认为在该控制部件上作用了动作。再或者，该检测装置可以包括感测耗散制动设备的控制部件的位置的位置传感器，当由该传感器供应的位置值超过位置阈值时，认为在该控制部件上作用了动作。检测装置产生作用在耗散制动控制部件上的动作信号，该信号被传送至计算机，该信号包含表示在耗散制动控制部件上是否存在动作的信息。
确定车辆速度的装置4例如可以包括速度传感器或估计该速度的装置。该确定装置产生被传送至计算机的车辆速度信号。
控制设备3经由计算机控制再生制动设备5。该控制设备产生被传送至计算机的信号，该信号例如用于起动或无效（使之不起作用，解除，停止）再生制动设备。控制设备可特别地包括车辆加速控制部件，例如加速踏板。在这种情况下，该设备可以在驾驶员使加速踏板抬起和/或驾驶员从加速踏板移开他/她的脚时发出制动设备起动信号。相反，该设备可以在驾驶员将加速踏板压下和/或当驾驶员将他/她的脚放回到加速踏板上时发出制动设备无效信号。
基于发送至计算机2的信号，该计算机2通过包含在该计算机中的硬件和/或软件装置产生用于再生制动设备的控制信号。该控制信号包括用于将要由再生制动设备执行的制动动作的强度设定点。因而，计算机包括用于执行根据本发明的再生制动方法的硬件和/或软件装置，并且因此包括用于执行根据本发明的再生制动系统的操作方法的硬件和/或软件装置。该计算机包括计算装置，该计算装置用于在再生制动设备起动时根据机动车辆速度计算将由再生制动设备施加的制动作用强度设定点值，并且在合适的情况下，该计算机包括在检测到耗散制动设备的控制部件上的作用时修改将由再生制动设备施加的制动作用强度设定点值的装置。
适于执行根据本发明的再生制动方法的再生制动系统包括用于执行该再生制动方法的主要步骤的硬件和/或软件装置。为此，该再生制动系统，例如该再生制动系统的计算机，包括这样的硬件和/或软件装置，即，该硬件和/或软件装置用于在检测到耗散制动控制部件上存在作用或检测到在耗散制动控制部件上不存在作用之后，在该再生制动设备刚起动之后和/或设定点值刚修改之后计算将由再生制动设备施加的再生制动作用的强度的设定点值趋势（走向，演变，发展）的时间斜率。该硬件和/或软件装置可以包括计算机程序。
这些装置可以包括计算机程序。
优选的是，再生制动设备包括作为发电机操作以给电池充电的电机。然而，该设备可以包括能够用于将车辆的动能转化成第二能量的任何其他技术，该第二能量能被存储并随后重新利用，例如用于起动和/或加速车辆。
下面参照图2描述制动方法的第一实施模式或再生制动系统的操作方法的实施模式。
在第一测试步骤100中，进行再生制动设备起动信号的存在性的测试。在没有起动信号时，该方法在步骤100循环。如果存在起动信号，则该方法前进到步骤110。
在步骤110，确定机动车辆的速度。例如，为了进行该确定，分析由速度确定装置传送的信号。
在步骤120，计算在再生制动设备刚起动的时刻之后将由再生制动设备施加的制动动作强度的设定点值的斜率。设定点值的趋势斜率的进展取决于车辆速度。该进展是这样的，即，使得斜率的趋势对于车辆的第一速度来说比大于第一速度的车辆第二速度来说更陡峭。设定点值斜率的计算示例例如下面参照图3所描述的那样执行。根据这些斜率，产生用于再生制动设备的设备控制信号。
在步骤130，控制信号被传送至再生制动设备，该再生制动设备然后根据包含在该控制信号中的设定点值操作。这样，在该操作模式中，制动动作的强度等于（或基本等于）该设定点值。
下面参照图4描述制动方法的第二实施模式或再生制动系统的操作方法的第二实施模式。
在第一测试步骤210，对再生制动设备起动信号的存在性进行测试。在没有起动信号时，该方法在步骤210循环。如果存在起动信号，则该方法进行到步骤220。
在步骤220，确定机动车辆的速度。例如，为了进行该确定，分析由速度确定装置传送的信号。
在步骤230，计算将由再生制动设备施加的制动动作强度设定点值。该设定点值例如是克服车辆移动而作用在车辆上的等效力值。可以使用与该制动力值等效的任何其它制动扭矩或制动力作为设定点值，以驱动再生制动设备的操作。该设定点值的计算例如如以下参照图5描述的那样执行。根据这些设定点值，产生用于再生制动设备的控制信号。
在步骤240，控制信号被传送至再生制动设备，该再生制动设备然后根据该控制信号中包含的设定点值操作。因而，在该操作模式下，制动动作的强度等于（或基本等于）该设定点值。由于制动方法的这种实施模式，机动车辆的再生制动动作的强度取决于机动车辆的速度，并且机动车辆的速度的改变—其它情况都相同—导致再生制动强度的改变。
在步骤250，对在再生制动器设备无效信号的存在性进行测试。在没有无效信号时，该方法在步骤240循环（或者，在一种实施模式变型中，该方法在步骤220循环）。如果存在无效信号，该方法进行到步骤260，在该步骤260使再生制动设备无效。
在一种特别适合于电动车辆的示例性实施例中，如下面参照图5描述的那样进行再生制动设备的制动强度的设定点值的计算。在第一近似法中，假设再生制动是施加至车辆的唯一制动（或主要制动），制动动作的强度的值F根据公式F=M×A而与质量为M的车辆的减速度A相对应。
在第一阈值v1和第二阈值v2之间的车辆速度的第一范围中，再生制动动作的强度的设定点值F在第一值F1和第二值F2之间随着车辆速度（从V1到V2变化）而增加。优选的是，再生制动动作的强度的设定点值F在F1和F2之间连续变化，例如成线性地连续变化。
在第三阈值v3和第四阈值v4之间的车辆速度的第二范围内，再生制动动作的强度的设定点值F基本恒定地保持在第三值F3附近。优选的是，再生制动动作的强度的设定点值F在该范围内连续变化，例如成线性地连续变化。
在第五阈值v5和第六阈值v6之间的车辆速度的第三范围内，再生制动动作的强度的设定点值F在第四值F4和第五值F5之间随着车辆速度（从V5到V6变化）而减小。优选的是，再生制动动作的强度的设定点值F在F4和F5之间连续变化，例如成线性地连续变化。
在超过第七阈值v7的车辆速度的第四范围内，再生制动动作的强度的设定点值F基本恒定地保持在第六值F6附近。优选的是，再生制动动作的强度的设定点值F在该范围内连续变化，例如线性地连续变化。
优选的是，F2=F3和/或F3=F4和/或F5=F6和/或v2=v3和/或v4=v5和/或v6=v7。
速度阈值v2可以在15至25km/h之间，并且优选等于20km/h。
速度阈值v4可以在35至45km/h之间，并且优选等于40km/h。
速度阈值v6可以在80至100km/h之间，并且优选等于90km/h。
再生制动动作的强度F3可以对应于在1.5和2m/s2之间的车辆减速度，并且优选对应于1.7m/s2的减速度。
再生制动动作的强度F6可以对应于在0.5和1m/s2之间的车辆减速度，并且优选对应于0.8m/s2的减速度。
优选的是，速度阈值v1为5km/h和/或再生制动设备在车辆速度小于v1时无效。
这种再生制动方法的实施模式优于其再生制动水平在车辆速度变化时保持恒定的车辆。在实践中，再生制动动作强度的恒定特性在高速时产生不舒适性，并且在再次加速阶段导致高能量消耗。而且，在低速（在城镇中使用）时，再生制动的强度的恒定特性不会使再生能量的量最佳。相比之下，通过本发明的该实施模式，再生制动在低速（例如在城市拥堵）时显著，以便使能量再生最大化。在高速（在开放的公路交通）时，再生制动变弱，因而使得在发动机的发动机效率降低的操作范围内不会损失过大速度并且不必过于强烈地再次加速。
在该第二实施模式中，由再生制动设备产生的再生制动动作是渐进地施加的，制动动作的施加速度取决于机动车辆的速度。
下面参照图6描述制动方法的第三实施模式或再生制动系统的操作方法的第三实施模式。
在第一测试步骤310中，进行再生制动设备起动信号的存在性的测试。在没有起动信号时，再生制动设备在步骤360无效。如果存在起动信号，则该方法行进到步骤320。
在步骤320，起动再生制动设备。
为此，在步骤330，计算将由再生制动设备施加的制动动作强度的设定点值。该值称为标称值，因为该值是在假定在耗散制动设备控制部件上没有驾驶员方面的动作的情况下计算的。该设定值例如是抵抗车辆位移而施加在车辆上的等效力值。与该制动力值等效的任何其他制动扭矩或制动力值都可以作为设定点值，以控制再生制动设备的操作。设定点值的计算例如按下面参照图7所描述的那样进行。根据这些设定点，产生用于再生制动设备的控制信号，该控制信号被传送至再生制动设备，该再生制动设备于是根据该控制信号中包含的设定点值操作。因而，在该操作模式下，制动动作的强度等于（或基本等于）设定点值。
在测试步骤340，测试耗散制动设备控制部件例如制动踏板上的动作的存在性。在没有任何动作时，该方法在步骤310循环，并且必要时（如果设定点值在步骤350已经被修改）在步骤370中将设定点值重置（复位）至标称值。或者，该方法经由步骤370在步骤330循环。在耗散制动设备控制部件上存在动作的情况下，该方法转到步骤350，在该步骤350中，修改再生制动设备的动作强度的设定点值。该修改是从检测到耗散制动设备控制部件上的动作之前的值（其他情况都相同）提高该设定点值，也就是说，提高标称设定点值。于是获得提高的设定点值。
优选的是，所述提高是将恒定值加到标称设定值，该提高可以对应于车辆在0.2m/s2和0.8m/s2之间并优选等于0.5m/s2的减速度。
标称设定值不必是恒定的。它可以特别地取决于各种参数，尤其是各种车辆状态参数，特别是如图7所示的车辆速度。
在特别适合于电动车辆的示例性实施例中，再生制动设备的制动强度的设定点值的计算如下面参考图7所描述的那样进行。在第一近似中，假定再生制动是施加至车辆的唯一制动（或主要制动），制动动作的强度值F根据公式F=M×A对应于质量为M的车辆的减速度A。
在该图7中，第一曲线9a代表根据车辆速度的标称再生制动动作强度设定点值，该曲线对应其中驾驶员不在耗散制动设备起动控制部件上施加任何动作的情况，第二曲线9b代表根据车辆速度的提高的再生制动动作强度设定点值，该曲线对应于其中驾驶员在耗散制动设备起动控制部件上施加动作的情况。
该实施模式特别地增加了制动期间的能量再生。
在特别适合于电动车辆的再生制动方法的这三个实施模式中，再生制动设备的制动强度的设定点值的斜率的计算如以下参照图3描述的那样执行。该图描述了在时间t=0.05s时起动再生制动设备之后再生制动动作的强度设定点值的趋势。第一虚线曲线重现用于例如30km/h车速的再生制动设备动作强度设定点值的斜率。设定点在例如t=0.12s（或者在制动设备起动后0.07s）时达到其值的100%（例如，制动力强度值对应于1.7m/s的减速）。
第二实线曲线重现了用于例如80km/h车速的再生制动设备动作强度设定点值的斜率。该设定点例如在t=0.23s（或在制动设备起动后0.18s）时到达其值的100%（例如，制动力强度值对应于1m/s的减速）。
因而，再生制动动作是渐进地施加的，制动动作的施加速度取决于机动车辆的速度。
所述制动方法的这些实施模式提供了如下优点：
－它们确保在高速时具有良好的舒适度，因为当起动再生制动时没有任何冲击；以及
－它们使得可以增加低速（例如在繁忙运输时）时制动的反作用速度。
所述斜率优选是连续的。它们可以是线性的。它们还可以具有拐点和/或具有连续渐变。
对于所有车辆速度来说，优选的是使用图来限定关于制动动作强度、制动起动的开始、获得该制动强度的时间和动作稳定时间的参数。
在本申请中，表述“至少基本上恒定”应该理解为是指“恒定或基本上恒定”。

Claims (14)

1.一种用于机动车辆的再生制动方法，包括：测试再生制动动作信号；当再生制动动作存在时，确定机动车辆的速度，并且当该机动车辆的制动踏板未被接触时根据该机动车辆的速度计算再生制动强度设定点；根据再生制动强度设定点在预定的强度下渐进地施加再生制动动作；增加再生制动强度设定点的值，以便当制动踏板被接触时增大再生制动动作。
2.根据权利要求1所述的制动方法，其特征在于，机动车辆的再生制动动作的强度取决于机动车辆的速度。
3.根据权利要求1或2所述的制动方法，其特征在于，再生制动动作的强度在从第一速度阈值(v1)延伸到比该第一速度阈值大的第二速度阈值(v2)的第一速度范围内随着车辆的速度增加而增加。
4.根据权利要求3所述的制动方法，其特征在于，再生制动动作的强度在从与第二速度阈值相等的第三速度阈值(v3)延伸到比该第三速度阈值大的第四速度阈值(v4)的第二速度范围内基本上恒定。
5.根据权利要求4所述的制动方法，其特征在于，再生制动动作的强度在从与第四速度阈值相等的第五速度阈值(v5)延伸到比该第五速度阈值大的第六速度阈值(v6)的第三速度范围内随着车辆的速度增加而减小。
6.根据权利要求5所述的制动方法，其特征在于，再生制动动作的强度在延伸超过与第六速度阈值相等的第七速度阈值(v7)的第四速度范围内基本上恒定。
7.根据权利要求1所述的制动方法，其特征在于，将再生制动动作的强度提高一第一恒定值。
8.根据权利要求1所述的制动方法，其特征在于，当不再在机动车辆的耗散制动控制部件上施加动作时，减小机动车辆的再生制动动作的强度。
9.根据权利要求8所述的制动方法，其特征在于，将再生制动动作的强度减小一第一恒定值。
10.一种机动车辆的再生制动系统(1)，其特征在于，该再生制动系统包括用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的制动方法的硬件装置(2，3，4，5)和/或软件装置。
11.根据权利要求10所述的再生制动系统，其特征在于，所述硬件装置包括用于确定车辆速度的装置(4)、能量再生制动设备(5)和用于控制该能量再生制动设备(5)的设备(3)。
12.根据权利要求11所述的再生制动系统，其特征在于，所述硬件装置是计算机(2)。
13.根据权利要求11所述的再生制动系统，其特征在于，该再生制动系统包括检测耗散制动设备的控制部件上的动作的装置。
14.一种机动车辆，包括根据权利要求10至13中任一项所述的再生制动系统。
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