CN103974862B - 用于匹配车辆制动的方法和设备及用于车辆的制动匹配设备和制动分配系统及机动车辆 - Google Patents

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Abstract

在此披露了一种用于车辆的制动匹配方法，该车辆装备有一个再生制动装置和一个额外制动装置，这些制动装置具有不同的响应时间，该方法涉及通过对旨在用于所述这些制动装置之一的一个制动设定点(Ce)瞬时滤波而产生与所述这些制动装置相匹配(见相反的CF)的一个制动设定点。

Description

用于匹配车辆制动的方法和设备及用于车辆的制动匹配设备 和制动分配系统及机动车辆
技术领域
本发明涉及对车辆的制动控制，该车辆装备有一个再生制动装置(例如一个电气制动装置)，以及一个额外的摩擦式制动装置(例如一个液压制动装置)，特别是关于电动力车辆。
背景技术
关于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气制动装置。这种用法是有利的，因为能量是再生的而允许一些能量被回收以用于对电池再充电。
一种分配系统已被设计成用于在一个旨在用于电气制动装置的电气制动命令与一个旨在用于额外制动装置的额外制动命令之间分配一个总体制动命令。这种分配系统被设计成用于引起全电气制动或纯摩擦制动的一定转换。
例如，在检测到一次电动致动器故障的事件中，该电气制动被去激活。
在另一个实例中，当该车辆以相对低的速度行驶时，制动是完全液压的。因此提供的是，根据该车辆的速度渐进地使电气制动去激活。
图1展示了在驾驶员施加一个恒定制动命令以使速度随时间减小的一种情形下的这种转换。时刻t1对应于14km/h的速度，时刻t2对应于7km/h的车辆速度。实曲线对应于该电气制动设定点而虚曲线对应于该液压制动设定点。这两个设定点是由上文描述的一个分配系统、特别是根据对应于驾驶员作用在踏板上的压力的一个总体制动设定点来确定的。
如从图1中可注意到的，在14km/h和7km/h处的这两个阈值对应于随着该车辆逐渐减速时到液压制动的一次转换。
现在，制动同一车辆的不同装置可以具有不同的响应时间。例如，一个电气制动装置可以具有一个100毫秒级的响应时间，而这个响应时间对于一个液压制动装置而言该液压制动装置的响应时间却可以是200毫秒级的。
因此往往发生从全电气制动到全液压制动的切换伴随有实际施加的制动扭矩的小的变化。使用者可能因此具有与这样一种减速下降相关联的制动放松的感觉。
返回参见图1，点划线形式的曲线对应于该车辆的实际减速。如可看到的，对稍微低于14km/h的速度而言，实际制动存在短暂的下降，即使该使用者仍然对该制动踏板施加恒定的压力也是如此。
这种减速下降可能干扰到使用者，该使用者可能发现他自己更猛地制动以便补偿。这种现象尤其干扰使用者，这是因为这种现象不会在其他速度、例如在50km/h时发生。
因此，对改善使用者感知的一种方法和系统存在一种需求。
已经设想到将上文描述的转换扩展在一个更宽的速度范围，例如在20km/h与7km/h之间而不是14km/h与7km/h之间，这样使得这种变换更加缓慢地发生。尽管如此，这导致对再生制动的限制并且因此导致对电池再充电可能性的限制。
发明内容
提出了一种用于匹配车辆制动的方法，该车辆装备有一个再生制动装置(例如一个电动制动装置)以及一个额外的制动装置(例如一个液压制动装置)。这种方法包括通过对旨在用于这些制动装置之一的一个制动设定点、特别是旨在用于该再生制动装置的再生制动设定点瞬时滤波而产生与这些制动装置相匹配的一个匹配制动设定点。
该瞬时滤波可以例如包括对该制动设定点应用一个形式的一阶线性滤波器、一个贝赛尔(Bessel)滤波器或者类似物，或者替代地还对该制动设定点的瞬时取样应用一个系统延迟。可以提供线性滤波或非线性滤波。
可以慎重选择所引入的时间常数或延迟以便有利地致使这些转换过程中在该再生制动装置与该额外制动装置之间分配一个总体制动命令中过制动的或欠制动的时期消失。该延迟可以例如被选择成等于该额外制动装置的响应时间的一个估算值与该再生制动装置的响应时间的一个估算值之间的差值。
有利地，该匹配制动设定点可以取决于旨在用于该再生制动装置的制动设定点的或旨在用于该额外制动装置的制动设定点的变化方向。
有利地，可以提供确定这个制动设定点的变化方向的一个步骤。
有利地，当检测到旨在用于该再生制动装置的制动设定点的绝对值增大时该匹配滤波设定点可以不被滤波。这于是避免延迟该电气制动的应用并且因此避免限制能量回收。另外，由此避免了对该液压制动装置的任何瞬时需求，并且因此避免了该液压致动器的提前老化。
因此，有利地，有可能设想例如通过比较如由一个分配装置计算的用于电气制动装置的命令设定点和用于该电气制动装置的滤波后的命令设定点(即，例如由瞬时滤波器输出的值)来检测用于该电气制动装置的命令设定点的变化方向。这个滤波后的值对应于前一时刻的该电气制动装置的设定点。如果这个滤波后的设定点就绝对值而言低于这个未滤波的设定点，则可以假定该电气制动装置的设定点在增大(就绝对值而言)并且因此可以产生一个未滤波的匹配制动设定点值。例如，滤波可以被去激活、被绕过、以零时间常数来实施，等。
相比之下，如果检测到该电气制动设定点就绝对值而言在减小，则该匹配制动设定点值可以是一个瞬时滤波后的值。
可以提供的是，将这些滤波后的电气制动设定点值与这些对应的滤波之前的电气制动设定点值进行比较。因为这些值是负的，对应于重的制动的一个设定点值将具有高的绝对值。
在取样中的每个时刻，可以计算一个差值，该差值等于从一个分配设备发出的电气制动设定点值，该值是从这个滤波后的电气制动设定点值中减去的。如这个差值大于一个阈值，则以一个给定时间常数τ进行该滤波。否则的话，如果这个值低于该阈值，则该时间常数τ被选择成等于0。
有利地，这个阈值被选择成一个靠近0的负值。这是因为虽然该电气制动设定点变化相对很小，但仍然可能存在小量的杂波。提供一个微小的负的阈值意味着能够以一种稳定的方式产生滤波后的值，避免与这个杂波相关联的滤波与未滤波之间的潜在波动。
当该电气制动设定点就绝对值而言增大时本发明并不以任何方式受限于多个未滤波值的选择。例如有可能将该匹配制动设定点选择成独立于在该分配设备的输出处的电气制动设定点的变化而被滤波的多个值。在该电气制动装置命令设定点就绝对值而言增大的事件中，该滤波可以使得有可能避免过制动的尖峰。
该分配设备可以被安排，其方式为以便限制该电气制动设定点的值或者甚至以便根据多个安全性信号的值而使再生制动完全去激活。例如，该分配系统可以接收从一个管理器发出的多个信号，该管理器能够检测该电动致动器和/或其他的一个传感器的失效。根据这个信号的值，该电气制动可以被完全去激活。根据另一个实例，该分配系统可以包括一个稳定性指示器模块，该模块能够产生一个稳定性指示器值。这个值对应于该车辆认为可接受的电气制动。根据该稳定性指示器的值以及从该管理器发出的信号的值，该电气制动设定点值就绝对值而言可以受限制或者甚至被减小到0。
有利地并且非限制性地，该匹配制动设定点还取决于至少一个安全性信号、例如从至少一个稳定性传感器发出的至少一个信号；和/或取决于一个稳定性指示器信号。确切地讲，可以证明不延迟某些去激活或限制是有利的，因为这些去激活或限制可以与驾驶员和乘客的安全性有关。这种方法因此可以考虑此类优先切断。
有利的并且非限制性地，可以提供的是，使这个滤波后的信号由能够完全地或部分地限制该分配系统中的电气制动设定点的这个或这些信号、即例如该稳定性指示器信号和/或从该管理器发出的信号来限制。
该滤波模块可以是与已经开发的分配系统兼容的。
有利地，在该分配系统中与安全性有关的限制还可以在该滤波模块的上游实施，以便当例如这种滤波被绕过时避免这些限制被消除。
还提出的是一种计算机程序，该程序包括用于执行上文所述的方法的多条指令。这种程序可以被实施在一台机动车辆上承载的一个处理器中，例如一个微控制器、一个DSP(来自于英文“Digital Signal Processor(数字信号处理器)”)或者类似物。
还提出的是一种用于车辆的制动匹配设备，该车辆装备有一个再生制动装置和一个额外制动装置。这种设备被设计成用于通过对旨在用于这些制动装置之一的一个制动设定点、特别是旨在用于该再生制动装置的再生制动设定点瞬时滤波而产生与这些制动装置相匹配的一个匹配制动设定点。
还提出的是一种分配系统，包括如上文所述的一个分配设备和一个匹配设备。
还提出的是一种机动车辆、例如一种电动的或混合动力的机动车辆，包括如上文所述的分配系统和/或匹配设备。
附图说明
通过参照以举例方式给出的附图将更好地理解本发明。
-图1(已经讨论过)是示出在一个恒定驾驶员制动时期上的电气制动设定点的、液压制动设定点的以及实际减速的变化的图表。
-图2A是一个分配系统的图表，该分配系统包括一个分配设备和根据本发明的一个实施例的一个匹配设备，
-图2B是以更多细节展示根据本发明的一个实施例的一个匹配设备的一个实例的图表，
-图3是示出本发明的一个实施例中如何根据从该分配系统发出的制动设定点与这个滤波后的电气制动设定点之间的差值来计算引入的延迟τ的图表。
具体实施方式
参见图2A，一个分配设备19是被安装在带有一个非耦合的制动踏板的一台电动车辆(未描绘)中。这台车辆因此包括一个再生制动装置(未描绘)、即一个电动致动器，以及一个额外的制动装置、在该实例中是一个液压致动器。
这个设备19可以例如包括或者被结合在一个或多个处理器中。
这个设备19在输入处接收一个总体制动设定点信号CG，该信号对应于该踏板上的压力并且是由驾驶员执行的。一个计算模块15使得有可能通过使这个接收的信号CG饱和来确定一个第一电气制动值
系统19在输入处还接收一个车辆速度值V。一个模块14使得有可能在适当的情况下根据该车辆速度确定一个信号以使再生制动去激活。值得注意的是，当车辆速度低于7km/h时，由模块14发出的信号允许使该电气制动完全去激活。
该分配系统还接收一个稳定性指示器值，该值来自于一个未描绘的稳定性指示器模块。这是因为电气制动仅仅涉及两个车轮而液压制动是在该车辆的所有四个车轮上进行的。因此在过于突然的电气制动的事件中存在风险。
未公开的专利申请FR 1058539描述了一种制动系统结构，其中使用多个传感器来监控这些车轮的状态。这个或这些传感器采取的测量使得有可能制定一个稳定性指示器Stability_Indicator，当在电气制动命令与额外制动命令之间分配该踏板制动命令时考虑该稳定性指示器。这个稳定性指示器模块被设计成用于根据从能够估算该速度、纵向加速度、侧向加速度、以及该车辆的这些车轮的滑移率的多个传感器接收的值来确定一个实时更新的稳定性指示器。该稳定性指示器还可以取决于一个防抱死制动系统(由于德文Antiblockiersystem而被称作ABS控制系统)或一个牵引控制系统的信息。当该车辆接近一种不稳定状态时，例如在ABS控制发动机制动过程中，这样一个信号使得有可能限制该再生制动以便将这些车轮带回到它们的稳定域内。
该稳定性指示器的值Stability_Indicator对应于被认为是可接受的电气制动。包括对应于完全是液压制动情况的0与一个最大值之间的这些值。
该分配系统还接收从多个传感器(未描绘)、多个管理器(未描绘)等发出的若干信号。
一个模块10接收从能够测量该电动致动器的某些参数的多个传感器发出的信号。这个模块10因此使得有可能在该再生制动装置的故障被检测到时而产生一个用于使电气制动去激活的信号。
电动机信号去激活模块11接收由能够测量特征化该电动机状态的多个参数的值的多个传感器产生的信号。再一次地，这个模块11使得有可能如果适当的话在一次故障被检测到的事件中获得一个去激活信号。
以相同的方式，模块12接收来自多个传感器的信号并且能够产生一个去激活信号。
一个模块13通过采取从这些模块10、11、12发出的信号之中的最大值产生一个信号Elec_Brake_Limitation。
该制动设定点值Elec_Brake_Limitation以及这些安全性信号的值Stability_Indicator都是负的。通过选择具有最大值的信号，实际上是具有最小绝对值的信号被选择。
模块16同样通过采取这些对应的模块14、15发出的信号、故障信号Elec_Brake_Limitation以及信号Stability_Indicator之中的最大值也产生一个信号
从模块16发出的信号对应于一个第一电气制动设定点值。
模块17接收这个第一值和对应于驾驶员作用在踏板上的压力的值CG以及响应于该设定点而实际施加的电气制动扭矩的一个信号
模块17比较这些不同的值并且确定一个电气制动设定点Ce和一个液压制动设定点Ch。该液压制动设定点Ch可以被选择成等于总制动设定点CG与实际施加的扭矩之间的差值。
未公开的申请FR 1153410描述了分配设备的更详细的实例。
此时，在输入处接收这个液压制动设定点Ch的液压致动器(未描绘)具有一个200毫秒级的响应时间，而该电动致动器具有一个较短的100毫秒级的响应时间。
一个匹配设备18允许电气制动设定点信号Ce被滤波以使得该电动致动器和液压致动器以比较类似的响应时间获得相对应的设定点。这个匹配设备18使得有可能获得一个匹配的电气制动设定点信号
图2B更详细地示出了这个匹配设备18。
参见图2B，从该分配设备发出的电气制动设定点信号Ce被一个滤波模块22接收，该滤波模块能够对这个信号应用一种带有时间常数τ的一阶线性滤波
值τ被选择成等于一个值τ0，例如等于100毫秒、或者甚至是零，这取决于在一个给定的采样瞬间一个滤波后的值与从该分配设备发出的一个值Ce之间的差值。这个差值Error被解释为反映该电气制动设定点的变化方向。如果由一个模块20确定的这个差值Error高于一个值Ethresh，则延迟τ被选择成等于值τ0(见图3)。如果不是，则时间τ被选择成等于零，即模块22于是不引入任何延迟。
例如有可能将值τ0选择成等于该电动致动器与液压致动器的响应时间之间的差值，这些响应时间是从一次校准或一个图谱中获取、或者替代地仍然是被测量出的。
该滤波模块还接收信号Stability_Indicator以及信号Elec_Brake_Limitation。一个模块23使得有可能选择这个滤波后的值信号Stability_Indicator以及信号Elec_Brake_Limitation之间的最大值(即就绝对值而言的最小值)。换言之，在一次与故障相关联的优先切断事件中或者存在不稳定性的风险时不引入延迟。
在这个实施例中，该匹配设备还包括由一个滤波去激活信号Deact_filt控制的一个模块24。这个信号可以例如具有一个布尔值。根据这个信号的值，这个匹配设定点值被选择成等于该匹配设备的输入处的再生制动设定点值Ce或者等于模块23的输出处的值。
在这个描绘出的实施例中，该滤波模块22继续正常运行而不管信号Deact_filt的值。换言之，制动模块22和模块23可以被绕过。
返回到图1，应该指出，将这些信号Stability_Indicator、Elec_Brake_Limitation保持在模块16的输入处是有利的，因为这些安全性信号Stability_Indicator和Elec_Brake_Limitation有可能通过这种匹配设备18的设计并取决于信号Deact_filt的值而不被考虑。
本发明并不受限于已经给出的概述并且可以设想多种替代的实施例形式。确实，可以设想滤波是直接的或其他方式。例如，作为一种替代方案，可以提供的是，使用一个分配模块来确定该额外制动设定点，这个额外制动设定点被滤波，该再生制动设定点是由滤波后的设定点和一个总制动设定点例如通过计算一个余值来确定的，并且最后：
-未滤波的额外制动设定点被应用到该额外制动装置，并且
-该再生制动设定点(事实上其被间接滤波)被应用到该再生制动装置。

Claims (11)

1.一种用于匹配车辆制动的方法，该车辆装备有一个再生制动装置和一个额外制动装置，该方法包括通过对旨在用于所述一个再生制动装置和所述一个额外制动装置之一的一个制动设定点(Ce)瞬时滤波而产生与所述一个再生制动装置和所述一个额外制动装置相匹配的一个匹配制动设定点以使得所述一个再生制动与所述一个额外制动装置的响应时间相匹配。
2.如权利要求1所述的方法，其中该瞬时滤波是被应用到一个再生制动设定点(Ce)，该再生制动设定点旨在用于该再生制动装置。
3.如权利要求1和2之一所述的方法，其中该匹配制动设定点取决于旨在用于该再生制动装置的制动设定点(Ce)的和/或旨在用于该额外制动装置的制动设定点(Ch)的变化方向。
4.如权利要求3所述的方法，包括通过比较旨在于一个给定瞬间经受瞬时滤波的一个设定点值(Ce)和在所述给定瞬时滤波后的一个设定点值而确定旨在用于该再生制动装置的该制动设定点的变化方向的一个步骤。
5.如权利要求3所述的方法，其中如果检测到这些再生过滤设定点值的绝对值增大，则该匹配制动设定点不被滤波。
6.如权利要求4所述的方法，其中如果检测到这些再生过滤设定点值的绝对值增大，则该匹配制动设定点不被滤波。
7.如权利要求1，2，4至6之一所述的方法，其中该匹配制动设定点还取决于从至少一个传感器发出的至少一个信号，该至少一个信号的值指示一次可能的故障；和/或取决于至少一个稳定性指示器信号。
8.一种用于匹配车辆制动的设备，该车辆装备有一个再生制动装置和一个额外制动装置，该设备包括用于通过对旨在用于所述一个再生制动装置和所述一个额外制动装置之一的一个制动设定点(Ce)瞬时滤波而产生与所述一个再生制动装置和所述一个额外制动装置相匹配的一个匹配制动设定点的装置，以使得所述一个再生制动与所述一个额外制动装置的响应时间相匹配。
9.一种用于车辆的制动匹配设备(18)，该车辆装备有一个再生制动装置和一个额外制动装置，所述设备被设计成通过对旨在用于所述一个再生制动装置和所述一个额外制动装置之一的一个制动设定点(Ce)瞬时滤波而产生与所述一个再生制动装置和所述一个额外制动装置相匹配的一个匹配制动设定点以使得所述一个再生制动与所述一个额外制动装置的响应时间相匹配。
10.一种用于车辆的制动分配系统，该车辆装备有一个再生制动装置和一个额外制动装置，该系统包括
用于在一个旨在用于所述再生制动装置的再生制动设定点(Ce)与一个旨在用于所述额外制动装置的额外制动设定点(Ch)之间分配一个制动命令(CG)的一个分配设备(19)，以及
如权利要求9所述的用于车辆的制动匹配设备(18)。
11.一种机动车辆，该机动车辆装备有一个再生制动装置、一个额外制动装置、以及一个如权利要求9所述的制动分配系统。
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