CN103101441B - 用于对车辆的制动功率进行控制和/或调整的方法以及控制和/或调整装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于根据至少一个运动参数和/或力和/或力矩的至少一个确定对车辆（12）的制动装置（38、40、42、44）的相应的制动要求的预先规定（sx、vx、ax、Fx、M）来对所述车辆（12）尤其汽车的制动功率进行控制和/或调整的方法，其中所述车辆（12）具有至少一台与电气的蓄能器（36）相连接的用于用作再生制动装置（38）的电机（16）和至少一个另外的制动装置（40、42、44）。在此设置了至少一个对所述至少一个运动参数和/或力和/或力矩的预先规定（sx、vx、ax、Fx、M）进行限制的公差范围（Δsx、Δvx、Δax、ΔFx、ΔM），其中此外也根据所述电机（16）的当前最大可能的再生效率（Pmr）在所述公差范围之内进行所述制动功率的控制和/或调整。此外，本发明涉及一种相应的控制和/或调整装置（46）。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于根据至少一个运动参数和/或力和/或力矩的至少一个确定对车辆的制动装置的相应的制动要求的预先规定sx、vx、ax、Fx、M来对所述车辆尤其汽车的制动功率进行控制和/或调整的方法。所述车辆在此具有至少一台与电气的蓄能器相连接的用于用作再生制动装置的电机和至少一个另外的制动装置。此外，本发明涉及一种相应的控制和/或调整装置。
背景技术
这样的方法比如对于具有电动或者混合驱动装置的汽车来说为人所知。这些汽车除了对于车辆来说常见的制动装置比如制动鼓或者盘式制动器之外也具有一个拥有与动力传动系相连接的并且以发电机的方式能够用作制动装置的电机比如马达发电机的再生制动装置以及一个与所述电机相连接的电气的蓄能器。控制和/或调整装置根据制动要求对这些制动器的相互作用进行协调。所述制动要求对于速度调整设备来说从作为运动参数预先规定的速度预先规定vx中产生。这个预先规定在此作为取决于时间的预先规定额定值的预先规定来产生。
发明内容
对于按本发明的方法来说，设置了至少一个公差范围Δsx、Δvx、Δax、ΔFx、ΔM，所述公差范围对所述至少一个运动参数的预先规定sx、vx、ax和/或力Fx的预先规定和/或力矩M的预先规定进行限制。在此，此外根据所述电机的当前最大可能的再生效率在这个公差范围之内来进行制动功率的控制和/或调整。所述至少一个运动参数和/或力和/或力矩的预先规定sx、vx、ax、Fx、M由此作为一个范围的说明来进行，所述相应的参数通过所述制动功率的控制和/或调整应该到达这个范围中或者说所述相应的参数通过所述制动功率的控制和/或调整应该保持在这个范围之内。
所述再生效率是用于再生制动装置的制动功率的尺度，但也是用于由所述电机输出给电气的蓄能器的电气功率的尺度。从所述再生效率以及所述电气的蓄能器的充电状态中产生所述由电机和蓄能器构成的装置的再生潜力。所述车辆的制动功率从所述再生制动装置以及另外的制动装置的分别在这个制动功率中所占的份额中产生。本发明的意义上的“力矩”这个说明在此应该理解为转矩。根据当前最大可能的再生效率和/或所述电气的蓄能器的当前的充电状态来对车辆的制动功率进行控制和/或调整，由此可以根据预先规定来最佳地利用再生潜力。通常由所述蓄能器的管理系统对充电状态进行监控。
通过这样的方法，对于相应的车辆来说可以提高CO2节省潜力并且由此减少燃烧消耗。
车辆的常见的制动装置大多数具有液压的调节器，所述液压的调节器通过相应的制动系统的液压管路来操纵。对于这样的具有液压的调节器的制动系统来说，为了达到足够的制动功率经常必须将所述制动系统的泵投入使用，用于为所述调节器的运行形成相应的压力。这引起额外的噪声干扰以及由于调整特性引起的可能的颠簸。通过借助于用作再生制动装置的电机来获得的再生的制动的较高的制动份额，由此也可以明显地提高舒适性。
利用对所述运动参数预先规定（sx、vx、ax）的了解或者额定值预先规定Fx或者说M以及能够利用的公差和可选尽可能多的其它的运动及环境参数（“情况识别”），可以如此对车辆减速及制动功率的时间上的特性曲线进行优化，使得所要求的总制动功率尽可能处于可供使用的再生的制动功率之内并且由此摩擦制动器的额外的贡献尽可能地小。在理想情况下可以完全避免所述摩擦制动器的额外的贡献并且完全以再生的方式进行制动。所述预先规定是取决于时间的预先规定sx(t)、vx(t)、ax(t)、Fx(t)、M(t)。
所述制动（或者说减速）优选涉及车辆的纵向动力（沿x方向）。所述车辆的制动功率的控制和/或调整在此因而是关于纵向动力要求的控制和/或调整。
所述电气的蓄能器尤其是具有蓄电池单池的能够再充电的蓄电池（或者说蓄能器）。作为替代方案，可以设置由燃料电池和氢气储存器构成的蓄能器。
所述制动功率的控制和/或调整的运动参数预先规定比如是距离的预先规定（间距预先规定）sx和/或速度的预先规定vx和/或加速度的预先规定ax。如果将有待控制和/或调整的系统视为调整回路，那么所述预先规定就是所述调整的指令变量。
按照本发明的一种优选的实施方式，所述至少一个公差范围Δsx、Δvx、Δax、ΔFx、ΔM通过围绕着预先规定额定值的公差带来定义。
尤其规定，所述制动功率直至通过当前最大可能的再生效率确定的功率极限仅仅由所述电机在再生运行中来提供并且额外所需要的制动功率对于超过这种功率极限的制动要求来说由另外的制动装置或者所述另外的制动装置中的至少一个制动装置来提供。通常所述电气的蓄能器在充电状态中运行，在充电状态中所述电气的蓄能器未得到最大程度的充电，因而总是存在相应的再生潜力。
所述运动参数预先规定或者所述运动参数预先规定之一有利地是速度预先规定vx。由此所述制动要求由速度预先规定来确定。从所述速度预先规定以及车辆的相对于这个速度预先规定更高的实际速度中产生速度差，应该通过制动对这个速度差进行补偿。
对于这样的制动要求来说，在考虑到可能的再生潜力的情况下来选择最佳的策略（比如时间上的减速特性曲线），对于所述最佳的策略来说可以通过再生来将尽可能多的能量中间储存在所述蓄能器中。
按照本发明的一种优选的实施方式，所述运动参数预先规定或者所述运动参数预先规定之一是距离预先规定sx。这个距离预先规定sx尤其是相对于车辆环境中的物体优选在车辆前方行驶的车辆的间距。比如所述制动要求由所求得的相对于在车辆前面行驶的车辆的间距及该车辆的速度来确定。制动功率的调整在此必须如此进行，从而在对速度进行补偿时总是在所述车辆之间保持足够的间距。
按照本发明的另一种优选的实施方式，所述运动参数预先规定是车辆的速度调整设备尤其间距调整速度控制器的运动参数预先规定。这样的速度调整设备比如在商标名称“Tempomat”下面为人所知。这样的速度调整设备根据速度预先规定来输出其制动要求。在国际上的汽车工业中，为了描述间距调整速度控制仪也构建了英语的术语Adaptive
Cruise Control（自适应巡航控制），简称ACC。这样的ACC系统具有至少一个用于对车辆环境中的物体进行检测的环境检测装置。所述环境检测装置尤其是光学的和/或声学的传感器，优选是雷达系统的传感器和/或红外视线系统的传感器和/或视频系统的摄像头和/或超声波系统的传感器。这样的传感器对于车辆来说已经用在间距调整速度控制器（Adaptive
Cruise Control：ACC）、车道离开报警系统、夜视支持系统、碰撞报警系统等上面。
作为替代方案或者补充方案，所述制动要求是车辆的驾驶员的制动要求。对于汽车来说，驾驶员通常借助于制动踏板并且/或者在牵引运行时借助于加速及制动踏板来传达这种制动要求。
按照本发明的另一种有利的实施方式，所述车辆的驱动装置构造为电动或者混合驱动装置，所述电动或混合驱动装置具有所述电机和所述电气的蓄能器。尤其在这种情况下规定，所述电机构造为马达发电机，所述马达发电机不仅能够用作车辆的发动机而且在再生的运行中能够用于进行制动。作为替代方案，至少一台电机设置为发动机并且至少另一台电机设置为发电机。
此外，所述驱动装置尤其混合驱动装置也具有至少一台内燃机。该内燃机在牵引运行中是所述另外的制动装置之一。
此外，本发明涉及一种用于根据运动参数和/或力和/或力矩的至少一个确定制动要求的预先规定sx、vx、ax、Fx、M来对所述车辆尤其汽车的制动功率进行控制和/或调整的控制和/或调整装置。在此规定，所述控制和/或调整装置设置用于实施前面提到的方法。所述控制和/或调整装置（控制仪）一方面对所述电机的再生制动功率的在车辆的总制动功率中所占的份额进行协调并且另一方面对所述另外的制动装置的制动功率的在车辆的总制动功率中所占的份额进行协调。在此所述制动功率的控制和/或调整或者说所述制动功率中的各个份额的控制和/或调整根据所述电机的当前最大可能的再生效率并且/或者根据所述电气的蓄能器的当前的充电状态来进行。
所述控制和/或调整装置尤其构造在所述电机的控制仪中或者构造在所述电机的控制仪的上级的车辆控制仪中。所述控制和/或调整装置可以是ESP（电子稳定性程序）控制仪的一部分（如在这里的情况中一样）或者在任意的其它的控制仪中构成。所述控制和/或调整装置尤其是车辆的速度调整设备尤其间距调整速度控制器的一部分。
按照本发明的一种优选的实施方式，这个控制和/或调整装置在信号技术上与所述电机相连接并且与所述制动装置相连接。所述控制和/或调整装置通过相应的信号技术上的连接（信号线）来触发所述电机及制动装置。
最后有利地规定，所述运动参数预先规定（也就是所述控制和/或调整的指令变量）是距离预先规定和/或速度预先规定和/或加速度预先规定。所述加速度预先规定ax尤其从所需要的制动力Fx与车辆质量M之间的商数中产生。
附图说明
下面借助于所属的附图对本发明进行详细解释。附图示出如下：
图1是具有一台能够以发电机的方式用作再生的制动装置的电机、具有一个电气的蓄能器并且具有另外的制动装置的车辆的示意图；
图2是具有作为受控系统的车辆以及作为调整器的控制和/或调整装置的调整回路的示意图；并且
图3A、3B是图表，在所述图表中关于时间绘出了对速度预先规定进行限制的公差范围以及车辆的按照本发明的一种优选的实施方式产生的速度及制动功率特性曲线。
具体实施方式
图1以示意图示出了构造为汽车的车辆12的驱动装置10。该车辆12是混合动力车，其驱动装置10构造为混合驱动装置，更准确地说构造为并行的混合驱动装置。所述驱动装置10具有一台内燃机14以及一台构造为马达发电机的电机16。所述内燃机14和电机16以串联的布置方式与所述驱动装置10的从动系（Abtriebsstrang）18相连接。所述从动系18具有从动轴，该从动轴通过能够切换的离合器20和布置在后面的变速器22与布置在被驱动的车轮24、26之间的差动传动装置28相连接。所述差动传动装置28本身通过轴30与这些车轮24、26相连接。由燃料箱32通过管路来向所述内燃机14供给相应的燃料。所述电机16在电气方面借助于中间布置的电流换向器34与构造为能够再充电的蓄电池的电气的蓄能器36相连接。所述电机16、电流换向器34以及电气的蓄能器36形成所述车辆12的再生制动装置38。
在所述驱动装置10的旁边，图1另外示出了制动系统的一部分，也就是分配给相应的车轮24、26的另外的制动装置40、42。这些制动装置比如构造为所述具有相应的调节器（未示出）的制动系统的盘式制动器。这些调节器在使用盘式制动器的情况下是制动钳。所述内燃机14可以在牵引运行中同样作为另外的制动装置44来理解。
车辆12的制动功率的控制或者说调整借助于控制和/或调整装置（控制仪）46来进行。这个控制和/或调整装置借助于信号线（作为箭头或者说双箭头勾画出来）与所述电机16、电气的蓄能器36、电流换向器34、驱动装置控制仪48以及两个制动装置38、40相连接。所述驱动装置控制仪48对所述两台发动机14、16的触发进行协调并且在这里示出的实施例中是所述内燃机14的一部分。
所述控制和/或调整装置46对所述再生制动装置38的再生制动功率的在所述车辆12的总制动功率中所占的份额进行协调并且对所述另外的制动装置40、42、44的制动功率的在所述车辆12的总制动功率中所占的份额进行协调。
所述控制和/或调整装置46是所述车辆12的速度调整设备50尤其间距调整速度控制器4的一部分。
图2以示意图示出了调整回路52，对于该调整回路来说所述车辆12连同其制动装置38、40、42、44是所述受控系统并且所述速度调整设备50或者说所述速度调整设备50的控制和/或调整装置46是所述调整器。
这条调整回路52的调整参量在此是所述运动参数的至少一个预先规定sx、vx、ax（在指令变量的意义上）、所述车辆12的相应的运动参数s、v、a或者说力或力矩预先规定Fx/M。所述调节参量是与各个制动装置38、40、42、44相对应的在所述车辆12的（总）制动功率Pb中所占的份额。借助于所述控制和/或调整装置46来实现的调整器比如可以作为PID（比例积分微分）调整器来实现。
在此所述制动功率Pb的调整（或者说控制）不仅根据至少一个确定制动要求的运动参数预先规定sx、vx、ax或者说力或力矩预先规定Fx/M而且根据所述电机16的当前最大可能的再生效率Pmr并且/或者根据所述再生制动装置38的电气的蓄能器36的充电状态SOC来进行。这两个参量确定当前的再生潜力。
图3A示出了一张图表，在该图表中关于时间t绘出了对速度预先规定进行限制的公差范围Δvx以及所述车辆12的所产生的速度特性曲线54。这个对速度预先规定（运动参数的预先规定vx）进行限制的公差范围Δvx能够另外也根据所述电机16的在图3B中示出的当前最大可能的再生效率Pmr在这个公差范围Δvx之内来控制和/或调整制动功率。所述电机的当前最大可能的再生效率Pmr作为效率极限56来绘出。
在图3A和3B的所示出的实施例中，在所示出的时间段中可以在遵守所述速度预先规定vx的公差范围Δvx的情况下进行纯再生的制动。所述公差范围Δvx通过预先规定额定值vs和将这个预先规定额定值包围的公差带来定义。在图3B中示出了按本发明的一种优选的实施方式的再生优化的调整的制动功率特性曲线58。
为进行比较，在图3B中绘出了所需要的再生的制动功率60以及额外所需要的制动功率62，在此可能需要所述制动功率62，用于将速度特性曲线精确地调整到预先规定额定值，但是按照本发明未设置这一点。
在图3A和3B中示出的速度、速度预先规定等等是一种示范性的用于所有可能的运动参数或者说用于力或力矩及其预先规定（sx、vx、ax、Fx、M ）和公差范围（Δsx、Δvx、Δax、ΔFx、ΔM）的实施例。
所述制动功率直至通过所述当前最大可能的再生效率或者说所述当前的再生潜力确定的功率极限仅仅由所述电机16在再生运行中来提供，其中额外所需要的制动功率对于超过这个功率极限的制动要求来说由另外的制动装置或者所述另外的制动装置38、40、42中的至少一个制动装置来提供。
因而，如果所述要求超过所述再生效率或者说所述再生潜力，那么由所述速度调整设备50实施的方法可以优选允许能够预先给定的暂时的调整偏差，用于忽视较小的干扰并且不必用另外的制动装置40、42、44的调节器对其进行补偿。
如果仍然有必要使用一个或者多个另外的制动装置38、40、42，那就-在噪声、调节精度等方面-将对行驶舒适性产生不好的影响的调节器尽可能保持恒定并且用其它的调节器尤其所述电机16在再生运行中对所述较小的干扰进行调整。
Claims (12)
1.用于根据至少一个运动参数和/或力和/或力矩的至少一个确定对车辆（12）的制动装置（38、40、42、44）的相应的制动要求的预先规定（sx、vx、ax、M、Fx）来对所述车辆（12）的制动功率进行控制和/或调整的方法，其中所述车辆（12）具有至少一台与电气的蓄能器（36）相连接的用于用作再生制动装置（38）的电机（16）和至少一个另外的制动装置（40、42、44），其特征在于，所述至少一个运动参数和/或力和/或力矩的预先规定（sx、vx、ax、Fx、M）通过至少一个公差范围（Δsx、Δvx、Δax、ΔFx、ΔM）来限制，其中此外也根据所述电机（16）的当前最大可能的再生效率（Pmr）在所述公差范围（Δsx、Δvx、Δax、ΔFx、ΔM）之内进行所述制动功率的控制和/或调整。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个公差范围（Δsx、Δvx、Δax、ΔFx、ΔM）通过将预先规定额定值（sS、vS、aS、FS、MS）包围的公差带来定义。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述制动功率在所述公差范围（Δsx、Δvx、Δax、ΔFx、ΔM）之内直至通过当前最大可能的再生效率（Pmr）确定的功率极限仅仅由所述电机（16）在再生运行中来提供并且额外的所需要的制动功率对于超过这种功率极限（56）的制动要求来说由所述制动装置或者所述制动装置（38、40、42）中的至少一个制动装置来提供。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运动参数预先规定或者所述运动参数预先规定之一是速度预先规定（vx）。
5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运动参数预先规定或者所述运动参数预先规定之一是距离预先规定（sx）。
6.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运动参数或力或力矩的预先规定（sx、vx、ax、Fx、M）是所述车辆（12）的速度调整设备（50）的运动参数或力或力矩的预先规定（sx、vx、ax、Fx、M）。
7.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述车辆（12）的驱动装置（10）构造为电动或者混合驱动装置，所述电动或混合驱动装置具有所述电机（16）和所述电气的蓄能器（36）。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，所述驱动装置（10）此外也具有至少一台内燃机（14），该内燃机在牵引运行中是所述另外的制动装置（44）之一。
9.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述运动参数预先规定或者所述运动参数预先规定之一是相对于在所述车辆（12）前方行驶的车辆的间距。
10.控制和/或调整装置（46），用于根据运动参数和/或力和/或力矩的至少一个确定制动要求的预先规定（sx、vx、ax、Fx、M）来对所述车辆（12）的制动功率进行控制和/或调整，其特征在于，所述控制和/或调整装置（46）设置用于实施按前述权利要求中的至少一项权利要求所述的方法。
11.按权利要求10所述的控制和/或调整装置，其特征在于，这个装置（46）在信号技术上与所述电机（16）相连接并且与所述制动装置（38、40、42）相连接。
12.按权利要求10或11所述的控制和/或调整装置，其特征在于，所述运动参数的预先规定（sx、vx、ax）是距离预先规定（sx）和/或速度预先规定（vx）和/或加速度预先规定（ax）。
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