CN103764461B - 用于对机动车的减速装置进行控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对机动车的、具有至少一个再生的制动机构（12）的减速装置（10）进行控制的方法，构造所述再生的制动机构，以便借助于可变的制动力矩使得所述机动车减速并且根据所述制动力矩来产生电能。在此检测（S2）用于驱动所述机动车的操作元件、尤其是加速踏板（22）的复位速度。只要所述复位速度和/或与其相关联的参量超过或者低于预先确定的阈值，那么就由所述再生的制动机构（12）来施加（S5）预定义的制动力矩。

Description

用于对机动车的减速装置进行控制的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对机动车的减速装置进行控制的方法以及一种控制装置，设计所述控制装置以实施这样的方法。

背景技术

已经知道，对于混合动力车或者纯粹用电驱动的车辆来说，在制动过程中通过所述电机的按发电机方式的运行来回收动能并且用这种能量来给电池充电（能量回收）。在此，所述电机产生负的驱动力矩，也就是说它作为发电机来工作。在所述电机既不产生正的牵引力矩也不产生负的牵引力矩的情况下，所述机动车没有被向前驱动并且仅仅由于外部的影响（比如空气阻力、滚动阻力、路面坡度）而加速或者制动（这种现象在英语文献中也被称为“free wheeling（自由转动）”）。在牵引力矩为负时，所述能量回收的对于驾驶员来说能够感觉得到的力矩可以作为车辆减速的程度来调节。

在现代的机动车中，知道若干关于何时作为发电机来运行电机的运行方案。因此，比如知道一些车辆，其中以固定的预先给定的粗略的阶段来进行能量回收。如果松开加速踏板，则用预先给定的驱动力矩来触发能量回收过程（所述预先给定的驱动力矩比如取决于行驶模式，所述行驶模式比如可以是运动的、舒适的或者生态的行驶模式）。

此外，知道一些机动车，其中所述能量回收的力矩可以由驾驶员借助于开关来手动地设定。在松开加速踏板时设定所述能量回收的力矩（只要没有操纵制动踏板）。只有在完全松开加速踏板时才开始能量回收过程。在操纵制动踏板时，附加地提高所述能量回收的力矩，直至达到所述预定义的能量回收力矩。除此以外，自预先给定的制动踏板行程起，激活液压的制动器，该液压的制动器进一步（附加地）提高所述制动力矩。

最后，知道一些机动车，其中所述能量回收过程在完全松开加速踏板之前就已经开始。从中产生这一点：所述机动车在特定的踏板位置上滑行（也就是说所述电机既不产生正的驱动力矩也不产生负的驱动力矩），并且驾驶员可以通过设定更小的加速踏板位置这种方式来调节能量回收的程度。在此精确的加速踏板行程可以取决于速度，所述机动车在出现所述精确的加速踏板行程时滑行。在速度更高时，这个点处于更高的加速踏板位置处。其原因在于，最大的驱动力矩和能量回收力矩取决于转速并且由此取决于速度而变化。在速度更高时，必须以增加的程度对所述电机中的摩擦损耗进行补偿。对于驾驶员来说，这引起下列后果：他在速度更高时必须提供更长的加速踏板行程，用于调节能量回收的程度。

因为在再生地制动时并且在通过所述电机驱动所述机动车时应该达到尽可能高的效率，所以将所述电力再生的制动器与所述机动车的一根或者多根轴连接起来。在进行这样的布置时，实现尽可能小的摩擦并且由此实现尽可能高的效率。换句话说，所述电力再生的制动器仅仅在相应的、也由所述电机来驱动的轴比如前轴上起作用。按制动情况，可能出现制动力矩未得到补偿并且由此制动力矩没有理想地分配到各根轴上这样的情况。比如所述制动力矩可以以一定的比例作用于相应的轴，该比例不与相应的作用于各根轴上的重力成比例。未得到补偿的制动力分配又可能对所述机动车的行驶动力或者可触发性产生不利影响。对于具有再生的减速装置的车辆来说，由于要回收尽可能多的制动能量的期望而要考虑到特别大的对行驶稳定性的影响。换句话说，在通过所述能量回收的制动器获得的尽可能高的能量回收率与制动过程中的较高的行驶稳定性之间存在着目标冲突。

发明内容

因此，按照本发明，提供一种用于对机动车的、具有至少一个再生的制动机构的减速装置进行控制的方法。构造所述再生的制动机构，以便借助于可变的制动力矩使得所述机动车减速并且根据所述制动力矩来产生电能。在根据本发明的方法中，检测用于驱动所述机动车的操作元件、尤其是加速踏板的复位速度。此外，在根据本发明的方法中，只要所述复位速度和/或与其相关联的参量超过或者低于预先确定的阈值，那么就由所述再生的制动机构来施加预定义的制动力矩。

此外，按照本发明，提供一种用于实施这样的方法的控制装置。

所述机动车尤其是电动车。“电动机”这个概念在本文件的全文中比如仅仅是指通过电能来驱动的车辆，但是也可以是指混合动力车，所述混合动力车具有电动机与内燃机或者燃料电池的组合。“加速踏板”这个概念是指一种操作元件，驾驶员可以操纵所述操作元件并且由此可以调节车辆的速度或者加速度。

利用本发明实现尽可能高的效率。驾驶员可以通过松开加速踏板的来开始能量回收运行，并且由此不必为了激活所述能量回收运行而操纵任何附加的操作元件。由此可以在没有附加的操作元件的情况下提供得到改进的操作舒适性。

按照根据本发明的方法的一种设计方案，根据所述机动车的行驶情况来确定所述预定义的制动力矩。

由此，执行根据本发明的方法的控制机构的控制或者调节算法可以最佳地与所述机动车的给定的边界条件或者特殊的行驶情况相匹配。

在根据本发明的方法的一种实施方式中，所述机动车通过电动机来驱动。在这种情况下，所述电动机能够作为所述再生的制动机构的组成部分来运行，所述再生的制动机构作为发电机用于制动机动车。

也就是说，唯一的电机可以作为用于驱动所述机动车的驱动单元或者作为用于回收能量的发电机来运行。这种双重功能不要求附加的设备并且就这样减小结构空间和成本。

在一种实施方式中，只要所述复位速度超过所述预先确定阈值，那么就由所述再生的制动机构产生最大的制动力矩。

由此比如在紧急情况中，例如在很快地复位加速踏板时，可以较快地并且以最大的制动力矩开始制动过程，由此可以提高安全性。

在根据本发明的方法的一种实施变型方案中，只要所述复位速度低于预定义的第二阈值，那么就没有制动力矩由所述再生的制动机构产生。

因此，比如在所述机动车的惯性运行中，也就是说在滑行时，可以抑制能量回收力矩，从而可以将所述机动车的得到释放的动能用于越过较长的滑行距离。这种从一种机械的能量形式到另一种机械的能量形式的转换，与从动能到电能的转换相比拥有特别高的效率。

在根据本发明的方法的一种设计方案中，只要所述复位速度低于所述预定义的第二阈值并且操纵用于使所述机动车制动的操作元件、尤其是制动踏板，那么就由用于产生电能的再生的制动机构来产生制动力矩。

由此为对于所述制动踏板的操作分配比加速踏板操纵高的优先权，从而无论如何都会产生由驾驶员想要的总制动作用。

所述预定义的第一阈值与所述预定义的第二阈值重合。但是，按照根据本发明的方法的一种实施变型方案，所述预定义的第二阈值小于所述预定义的第一阈值。

由此将所述加速踏板复位速度的范围划分为三个子范围。通过各个范围之间的界定，可以使用不同的制动策略，比如再回收优化的和/或减速优化的制动策略。

例如，只要所述复位速度具有处于所述预定义的第一阈值与所述预定义的第二阈值之间的数值，那么就根据用于驱动机动车的操作元件的位置来改变制动力矩。

由此，驾驶员可以在没有附加的操作元件的情况下有利地根据其期望来控制所述机动车的再生性能（Rekuperationsverhalten）。

此外，这个方面以如下认识为基础：可以将所述加速踏板的比正常的行驶操纵高得多的复位速度看作是存在紧急制动情况的标准。为此，所述根据本发明的方法能够提早、在操纵制动踏板之前就已经开始自动的制动过程。因此保证，在危险情况中没有失去用于形成制动力矩的时间。

在根据本发明的方法的一种实施变型方案中，所述第一阈值和/或所述第二阈值尤其能够手动地由驾驶员设定。

比如，所述预定义的制动力矩尤其能够手动地由驾驶员设定。

驾驶员由此拥有以下可能性：影响所述车辆的行驶动力的状态，用于由此产生特定的行驶状态、比如运动的或者舒适的行驶状态。

在根据本发明的方法的一种设计方案中，控制机构根据使用者所特有的、存放在存储器中的分布图来触发所述减速装置。在此，所述控制机构尤其设有自我学习的功能，并且在驾驶员的操作输入的基础上对使用者所特有的分布图进行更新。

因此，可以编制长期的分布图，通过所述分布图可以最佳地设计驾驶员所特有的控制方式。

按照根据本发明的方法的一种实施方式，为了对所述机动车的环境中的障碍物进行检测而实施环境检测。在此，在考虑到所述环境检测的结果的情况下确定所述预定义的制动力矩。

所述环境检测机构原则上可以任意地构成。比如所述环境检测机构可以具有磁性的传感器，利用该磁性的传感器来改变通过有待检测的物体所产生的磁场并且测量这种变化。此外，基于超声波的环境检测机构是现有技术。比如，通过所述环境检测机构可以检测所述机动车靠近一个物体比如其它机动车的情况并且防止面临的碰撞情况。

不言而喻，所述根据本发明的方法的特征、特性和优点也可以相应地按照意义适用于按照本发明构成的控制机构。

附图说明

图1是机动车的用于实施根据本发明的方法的减速装置的原理线路图；并且

图2是根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了用于实施根据本发明的方法的减速装置10的原理线路图。所述减速装置10构造为再生的制动系统，该再生的制动系统除了摩擦制动设备14之外也具有发电机12和用于产生电能的控制单元（换流器控制仪）。所述发电机12比如为了驱动机动车而能够按电动机的方式来运行。

比如所述机动车的仅仅两个（未示出的）前轮或者前轴与所述发电机12相连接。在此，在制动过程中所述机动车的总减速由所述发电机12的以及所述摩擦制动设备14的减速份额所组成。

对于摩擦制动器R1、R2、R3、R4来说所需要的制动压力，通过与制动踏板20相耦合的主制动缸16来施加。为了形成制动压力，由所述主制动缸16来将制动介质通过相应的液压管路L1、L2、L3、L4压送给各个摩擦制动器R1、R2、R3、R4。在此，每个摩擦制动器R1、R2、R3、R4分别配属于一个车轮。制动力放大器18布置在所述制动踏板20与所述主制动缸16之间，并且比如通过助力-压缩空气来放大由驾驶员施加到所述制动踏板20上的踏板作用力。

加速踏板22的位置通过加速踏板行程传感器24来检测并且被传输给分析机构26。所述分析机构26构造用于：从所述加速踏板22的所检测的位置中求得加速踏板复位速度。所述分析机构26在输出侧通过数据线27与用于对自动的制动过程进行控制的控制机构28相连接。所述控制机构28可以设有自我学习的功能。为此，设置在所述控制机构28里面的、或者设置在所述控制机构28的外部的、或者在一种实施变型方案中也设置在所述车辆的外部的存储器构造为能够写入的结构，从而可以将用于所述控制机构28的控制程序为个性化的技术上的情况而设计并且装载。在此所述程序包括自我学习的算法。所述控制机构28根据使用者所特有的存放在所述存储器30中的分布图来控制所述减速机构12、14。所述控制机构28根据对于使用者的特定的操作输入（比如加速踏板22的释放）的分析来连续地对所述使用者所特有的分布图进行更新。所述控制机构28由此在较长的时间范围内检测驾驶员的行为。

通过数据线31将所述制动踏板20的踏板行程的信号或者相关的参量输送给所述控制机构28。所述控制机构28可以通过控制线33来触发所述制动力放大器18的分配阀36，从而可以在不取决对于所述制动踏板20的操纵的情况下来形成制动压力。

驾驶员通告机构38、比如显示屏向驾驶员提供关于设定情况的、比如手动的设定情况的、关于能量回收功率的当前的状态的信息以及关于操作方案的信息、或者关于将所述操作方案用于进行节能的行驶的信息。当然，也可以以声学的方式提供所述相应的信息。

借助于具有多个传感器的传感装置40，来检测表征所述机动车的行驶情况的参数、比如行驶动力参数。通过传输线42来将所述传感装置40的输出信号传输给所述控制机构28。

环境检测机构44通过传输线46与所述控制机构28相连接。所述环境检测机构44比如具有用于产生视频信号的摄像机构，所述视频信号则通过所述传输线46来传输给所述控制机构28。在那里，借助于图像处理单元在三维的图案识别的基础上来检测物体、比如前行的车辆或者处于所述车辆前面的车辆。如果所述控制机构28检测到危急的交通情况、比如所面临的与其它车辆的碰撞情况，它就在考虑到行驶情况的前提下自动地触发所述减速机构12、14，用于使所述机动车减速。

在行驶运行中，所述分析机构26将由所述加速踏板22的复位速度V_R的由该分析机构26所求得的数值通过数据线27传输给所述控制机构28。在所述控制机构28中，将所述复位速度V_R的数值与上阈值S_O及下阈值S_U进行比较。如果所述复位速度V_R超过所述上阈值S_O，那么所述控制机构28就触发所述发电机12，并且在此促使其进行再生的制动。所述控制机构28在此预先给定预定义的制动力矩B_max，根据借助于所述传感装置40所检测的相应的行驶情况来定义所述制动力矩B_max。所述预定义的制动力矩B_max也可以以随着时间上升的方式演进，用于实现更高的行驶舒适性。所述再生的制动在于，所述车辆的得到释放的动能通过所述发电机12来转化为电能。所形成的制动力矩越大，在再生的制动时所形成的电能就越强。所回收的电能可以根据车辆运行的策略来用于给蓄电池充电，或者用于向电的负载供电。

如果所述复位速度V_R的数值低于所述下阈值S_U，那就由所述控制机构28仅仅在下列前提下面促成能量回收功率的施加：操纵用于将所述机动车制动的制动踏板20。换句话说，所述控制机构将在没有操纵制动踏板的情况下所述加速踏板22的延迟的松开视为用于驾驶员的让车辆滑行的期望的标准。

如果所述复位速度V_R的数值低于所述上阈值S_O并且同时超过所述下阈值S_U，那就可以认为，既不存在进行剧烈减速的期望，也不存在让所述机动车滑行的期望。因此，在这种情况下，通过对于所述加速踏板22的操纵来实现能够由驾驶员本能地再执行的对于能量回收力矩的控制。所述控制机构28为此比如根据所述加速踏板22的位置通过固定地预先给定的力矩或者其它的策略来改变所述能量回收力矩。

作为结论，在所述根据本发明的方法中，将所述加速踏板22的复位速度V_R的数值范围划分为三个或者更多个子范围，并且也就是具体来讲划分为具有处于所述上阈值S_O之上的复位速度的第一子范围（V_R＞S_O）、具有处于所述上阈值S_O与所述下阈值S_U之间的复位速度数值的第二子范围（S_U＜V_R＜S_O）以及具有处于所述下阈值S_U之下的第三子范围（V_R＜S_U），其中在这些子范围中分别实现了一种不同的操作方案。不言而喻，也可以定义所述复位速度的两种以上的子范围，在这些子范围中实现不同的能量回收等级。

借助于电子的输入机构32，使用者可以对参数、比如最大的能量回收强度或者用于所述上阈值S_O和/或所述下阈值S_U的数值进行手动调整。就这样由使用者设定的参数值，比如可以在所述驾驶员通告机构38的显示屏上面显示出来。

图2示出了根据本发明的方法的一种实施方式的流程图。

在第一步骤S1中，由所述分析机构26求得加速踏板复位速度V_R。在所述第一步骤S1之后，所述方法向前进行到第二步骤S2。在步骤S2中检查，所述加速踏板复位速度VR是大于所述预先给定的上阈值S_O还是按照一种作为替代方案的实施方式小于所述预先给定的上阈值S_O。

在判断步骤S2中，所述方法按所述结果是正还是负而分支。在步骤S2中在结果为正时（也就是说所述加速踏板复位速度超过或者作为替代方案低于所述上阈值S_O），用步骤S3来继续执行所述方法。在步骤S3中检查，是否存在着对于所述制动踏板20的操纵。

如果在步骤S3中发现，不存在着对于所述制动踏板20的操纵，那么所述方法就转到步骤S4，否则在结束步骤S11中结束所述方法。

为了在行驶稳定性较高的同时根据相应的行驶情况来实现尽可能高的能量回收率，在步骤S4中根据行驶情况来为所述发电机12计算预定义的制动力矩B_max，因为在非危急的行驶情况中可以允许或者容许比在危急的行驶情况中高的发电机制动力矩。对于所述预定义的制动力矩B_max的计算由所述控制机构28来实施。为了从目前的行驶情况中计算所述预定义的制动力矩B_max，可以考虑使用以下参数中的一个或者多个参数并且借助于所述传感装置40来检测所述以下参数：车速、机动车的横向加速度、机动车的偏转比率、机动车的重心位置、路面的摩擦系数、轮胎的摩擦系数，在此仅仅列举出较小的选择。此外，车辆特性、比如底盘的构成可以在确定所述预定义的制动力矩B_max时加以考虑。在此，为了计算所述预定义的制动力矩B_max，可以在所提到的参数或者影响因素之间进行为本领域的技术人员所熟知的运算操作。作为替代方案，也可以借助于保存在所述存储器30中的特性曲线来适当地确定所述预定义的制动力矩B_max。对于拥有电子稳定程序（ESP）的机动车来说，可以对本来就存在的ESP传感装置的信号进行分析，用于对当前的行驶情况或者行驶动力进行评估。

在所述步骤S4之后，也就是说在计算所述预定义的制动力矩B_max之后，所述方法向前进行到步骤S5。在步骤S5中，所述控制机构28将相应的控制信号发送给所述发电机12，用于将所求得的预定义的制动力矩B_max施加在车轮或者车轴上。换句话说，所述控制机构28在步骤S5中为所述发电机12预先给定所计算的预定义的制动力矩B_max。

在步骤S5之后，用所述结束步骤S11来结束所述方法。

在步骤S2中的结果为负时，所述方法转到步骤S6。在步骤S6中检查，所述复位速度V_R是否小于所述下阈值S_U。

如果所述步骤S6中的检查结果为负，则从中得出这一点：所述加速踏板复位速度V_R的当前的数值处于所述下阈值S_U与所述上阈值S_O之间的范围内。在这种情况下，所述方法转到步骤S7。

在步骤S7中，比如根据所述加速踏板22的位置来改变所述发电机12的能量回收功率。比如将所述加速踏板22的偏移范围或者调节行程划分为至少两个范围：下范围和上范围。在所述下范围中，对于混合动力车来说在节气门关闭时以再生的或者能量回收的方式进行制动。在此，所述能量回收的制动力矩通过加速踏板偏移来控制。在所述上范围中，根据加速踏板偏移来控制所述节气门。

在所述步骤S7之后，在所述结束步骤S11中结束所述方法。

如果所述步骤S6中的检查结果为正（也就是说所述加速踏板复位速度的当前的数值小于所述下极限值S_U），所述方法就跳转到步骤S8。

在步骤S8中检查，是否存在着对于所述制动踏板20的操纵。如果在步骤S8中发现，不存在着对于所述制动踏板20的操纵，那么所述方法就转到步骤S9。在所述步骤S9中，所述机动车在没有施加能量回收制动力矩的情况下滑行，直到所述车辆到达停止状态。

在所述步骤S9之后，在S11中结束所述方法。

如果在步骤S8中发现存在着对于制动踏板的操纵，所述方法就转到步骤S10。在步骤S10中对所述减速机构12、14进行触发，其中总减速由所述减速机构12、14的减速份额所组成并且在总体上满足驾驶员制动期望。

在步骤S10之后，在所述结束步骤S11中结束所述方法。

Claims (9)

1.用于对机动车的、具有至少一个再生的制动机构（12）的减速装置（10）进行控制的方法，构造所述再生的制动机构（12），以便借助于可变的制动力矩使得所述机动车减速并且根据所述制动力矩来产生电能，其中检测（S2）用于驱动所述机动车的加速踏板（22）的复位速度，其特征在于，只要所述复位速度和/或与其相关联的参量超过或者低于预定义的阈值，那么就由所述再生的制动机构（12）施加（S5）预定义的制动力矩，其中，只要所述复位速度超过所述预定义的第一阈值，那么就由所述再生的制动机构（12）产生最大的制动力矩，其中，只要所述复位速度低于预定义的第二阈值，那么就没有制动力矩由所述再生的制动机构（12）产生，其中，所述预定义的第二阈值小于所述预定义的第一阈值，其中，只要所述复位速度具有处于所述预定义的第一阈值与所述预定义的第二阈值之间的数值（S6），那么就根据用于驱动机动车的制动踏板（20）的位置来改变制动力矩（S7）。

2.按权利要求1所述的方法，其中根据所述机动车的行驶情况来确定所述预定义的制动力矩。

3.按权利要求1或2所述的方法，其中，所述机动车通过电动机（12）来驱动，所述电动机能够作为所述再生的制动机构（12）的组成部分来运行，所述再生的制动机构作为发电机（12）用于制动机动车。

4.按权利要求1或2所述的方法，其中，只要所述复位速度低于所述预定义的第二阈值（S6）并且操纵用于使所述机动车制动的制动踏板（20）（S8），那么就由用于产生电能的所述再生的制动机构（12）来产生制动力矩。

5.按权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一阈值和/或所述第二阈值能够手动地由驾驶员设定。

6.按权利要求1或2所述的方法，其中，所述预定义的制动力矩能够手动地由驾驶员设定。

7.按权利要求1或2所述的方法，其中控制机构（28）根据使用者所特有的、存放在存储器（30）中的分布图来触发所述减速装置（10），其中所述控制机构（28）设有自我学习的功能，并且在驾驶员的操作输入的基础上对使用者所特有的分布图进行更新。

8.按权利要求1或2所述的方法，其中为了对所述机动车的环境中的障碍物进行检测而实施环境检测，其中在考虑到所述环境检测的结果的情况下确定所述预定义的制动力矩。

9.用于机动车的减速装置（10）的控制机构，构造并且设置所述控制机构，以便执行按权利要求1到8中任一项所述的方法。