CN104080638B - 用于估算车辆回收的能量的方法、装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
一种估算由车辆回收的能量的方法，该车辆装备有一个再生制动器件、装备有产生至少两个对应的设定点值(Tup，Tef)并且旨在用于所述再生制动器件的至少两个能量回收系统，该方法包括接收所述设定点值中的一个设定点值(Tup)的一个步骤以及在接收的所述设定点值(Tup)的基础上计算一个能量值的一个步骤。
Description
技术领域
本发明涉及估算装备有再生制动器件(例如电制动器件)的车辆回收的能量。
例如，车辆可以是电动车辆或混合动力车辆。
背景技术
在车辆装备有至少一台牵引电动机或推进电动机的情况下，在某些条件下可以把电动机作为发电机使用并且因此获得一个电制动器件。这种用途由于是再生的从而是有利的，使得一部分能量可以回收以便对电池再充电。
当驾驶者压住制动踏板时，这个踏板输出的总的制动指令可以被至少部分地转换成再生制动指令，例如转换成电制动指令。
这个能量回收系统可以通过一个辅助的能量回收系统而得到补充，从而使得可以基于加速踏板输出的信号来对电池再充电。
事实上，在驾驶者将他的脚从加速踏板上抬起时电制动也是可以接合的。在这种电制动情况下，参照无制动减速。
具体的说，文件FR2945243描述了一种用于在加速踏板未被接合时产生这样一种模仿发动机制动的方法。
已经尝试通过在车辆电池的输入处放置一个电流强度传感器来估算电池回收的能量。这个回收的能量值是一个总的值而本身并不提供与每个回收系统的性能相关的信息。
在此对于估算这些能量回收系统中的一个或多个或者每个能量回收系统的性能或者使用存在一种需要。
发明内容
提出了一种用于估算装备有再生制动器件和至少两个能量回收系统的车辆回收的能量的方法，该至少两个能量回收系统产生至少两个旨在用于这个再生制动器件的对应的设定点值，该方法包括接收所述设定点值之一的步骤以及从这个接收的设定点值计算能量值的步骤。
因此，这个能量值是在属于能量回收系统的一个设定点值的基础上计算的。因此这种方法使得可以估算归功于这个系统所回收的能量。
这种估算可能使得可以在客户使用情况下以及在专用的容许周期情况下估算这个能量回收系统的贡献。在客户使用范围内，有可能获得与这个能量回收系统的性能以及增加的益处相关的数据，这个数据对于带有脱离联接的踏板的一队车辆取平均是适合的。
该至少两个能量回收系统可以包括，例如用于基于制动踏板输出的信号对能量进行回收的第一系统以及用于基于加速踏板输出的信号对能量进行回收的第二系统。这个第二能量回收系统可能使得可以模拟当驾驶员使其脚从加速踏板上抬起时的发动机制动。
由于车辆装备有多个能量回收系统，一个加法器装置可以使得这些对应系统输出的信号加在一起。有利的是，接收的设定点值可以是同样在加法器的输入处接收的设定点值。然后在专门用于这个系统的最理想的值的基础上对与这个回收系统相关联的能量做出估算。
有利的并且通过非限定的方式，本方法可以包括接收另一值的步骤以及在至少这一另外值的基础上计算一个额外能量值的步骤。
因此，本方法可能使得对已经将一个设定点值用作能量计算基础的能量回收系统的相关部分进行估算。
这一另外值可以包括，例如：
-从例如电池输入处的一个传感器获得的一个测量值，因此有可能估算总的回收能量以及与这个能量回收系统相关联的回收能量，和/或
-一个设定点值，因此可以节省一个传感器。
最后的这个设定点值可以包括，例如：
-在对至少两个能量回收系统的至少两个设定点值求和之后获得的一个再生设定点值，和/或
-所述设定点值中的另一个。
在基于将总的回收能量表示为电池输入处的传感器获得的测量值或再生设定点值的一个值的估算情况下，有可能估算一个总的回收能量值。如果车辆只装备有两个能量回收系统，就可以通过在总的回收能量的估算值与这个与能量回收系统相关联的估算的能量值之间建立一个差值来估算与另一能量回收系统相关联的回收能量。
当估算能量值所依据的该另一值是这些设定点值中的另一个时，于是得到的能量估算直接导致各自与一个能量回收系统相关联的能量值。
以上描述的方法可能使得可以区别在脚从加速踏板上抬起时的以及在任何客户使用情况下制动过程中回收的电能数据，此外针对踏板脱离接合的一队电动车辆、属于同一实体的一队真实的或虚拟的车辆、或者属于第三方的由同一实体承担管理和服务的一队车辆取平均得到大量数据。
有利的并且通过非限定的方式，该方法可以包括使接收的设定点值和/或使另一值与车辆的速度值相乘而获得功率值的一个步骤。
获得的不同功率值于是可以通过时间积分而获得一个能量值。
有利的并且通过非限定的方式，这个估算的回收能量值以及与这个估算的值相关联的一个制动距离值、和/或从测程法输出的行进距离值可以储存在一个存储器中。
这个制动距离值，例如制动千米，可以提供能量回收功效的指示。对应于这些制动千米的行进距离值和/或这个能量值可以提供该车辆已经导致的这个能量回收的使用类型指示。例如，在100制动千米以及300行进千米上回收的能量可以对应于城市使用，而在100制动千米和10000行进千米上回收的能量可以对应于高速公路上的使用。
有利的并且通过非限定的方式，本方法可以包括使能量值与缓冲存储器相关联的步骤。事实上，每个车辆可以提供有多个缓冲存储器以用于储存更多值。
有利的并且通过非限定的方式，本方法可以包括使与能量值相关联的制动距离值与一个阈值相比较的步骤。如果这个制动距离值超过这个阈值，积分器可以被重置为零，并且下一个能量值可以被指配给另一个缓冲存储器。因此，在先前的缓冲存储器中读取的值基本对应于相同的制动距离，例如100km。
还提出一个计算机程序，该计算机程序包括用于执行该方法的以上所述步骤的多个指令。
还提出了用于估算装备有再生制动器件和至少两个能量回收系统的车辆所回收的能量的装置，该至少两个能量回收系统产生至少两个旨在用于再生制动器件的对应的设定点值，该装置包括用于接收所述设定点值之一的器件，例如一个输入端口或一条读取总线，以及用于基于这个接收的设定点值计算能量值的器件，例如一个处理器核。
这个装置，例如可以包括一个或多个处理器或者可整合在其中，例如一个微控制器、微处理器、DSP(数字信号处理器)等。
这个能量估算装置可以包括用于估算基于脚从加速踏板上抬起的命令而回收的能量的多个资源、用于估算基于电制动命令而回收的能量的多个资源、以及用于存放回收的能量且至少包括根据确定的制动距离值而刷新的多个动态存储器的多个资源。
用于估算基于脚从加速踏板上抬起的命令而回收的能量的这些资源可以包括：
-除法器器件，该除法器器件接收抬起脚实施的制动设定点值以及车辆的车轮半径的值，并且提供惯性制动的瞬时力值；
-乘法器器件，该乘法器器件接收惯性制动的瞬时力值的幅值以及车辆瞬时速度幅值的值并且提供惯性回收的瞬时机械功率的值；
-积分器器件，该积分器器件接收惯性回收的瞬时机械功率值和初始化值并且在制动期间/距离上提供惯性回收的机械能量值。
用于估算基于电制动命令而回收的能量的这些资源可以包括：
-除法器器件，该除法器器件接收电制动设定点值以及车辆的车轮半径的值，这些除法器器件提供了瞬时电制动力的值；
-乘法器器件，该乘法器器件接收瞬时电制动力的幅值以及车辆瞬时速度的幅值的值并且提供瞬时回收的电功率的值；
-积分器器件，该积分器器件接收瞬时回收的电功率的值和初始化值并且在制动期间/距离上提供回收的电能的值。
这些存储器资源可以包括：
-用于储存车辆的当前运动过程中回收的机械能值和电能值的当前第一缓冲存储器；
-各自旨在储存基于确定的制动距离范围回收的机动能值和电能值的多个特定缓冲存储器。
还提出一种车辆，例如包括以上所述装置、并且还包括这些回收系统和一个再生制动器件的机动车辆。
在本申请中，带有电力驱动的车辆的概念包括完全电力驱动和/或混合动力驱动。
附图说明
通过阅读说明并通过观察下文中的附图将更好地理解根据本发明的装置，在附图中：
-图1示出了根据本发明的实施例用于控制带有电力驱动的车辆的制动能量回收的装置的实例的功能图；
-图2示出根据本发明的实施例估算在脚从加速踏板上抬起的命令的基础上回收的能量的实施细节；
-图3示出根据本发明的实施例估算在电制动命令的基础上回收的能量的实施细节；
-图4示出根据本发明的实施方式针对在存储器资源中储存的目的的一个制动距离估算器的实例的功能简图。
具体实施方式
参照图1，一种用于控制带有电力驱动的车辆的制动能量回收的装置包括一个扭矩引导系统TR。这个扭矩引导系统TR包括一个计算模块或控制器(EVC)，该计算模块或控制器接收一个加速踏板输出的命令信号Clp以及一个分配装置(未示出)输出的电制动命令信号Cfe。
这个分配装置(扭矩混合系统)在其输入处接收一个由制动踏板输出的总的制动命令信号，并且还接收其他信号，例如车辆速度信号。这个分配装置被设定成在总的制动命令信号的基础上确定旨在用于电制动手段的电制动命令信号Cfe、以及旨在用于补偿制动手段(例如，混合制动手段)的一个补偿制动命令信号。例如，该分配装置包括一个饱和器以用于使得总的命令信号以可由电制动手段实现的最大制动值而饱和。这个电制动命令信号Cfe可以被选择为等于这个饱和值。然后，从输入处接收的总的命令值中减去这个饱和值，并且这个补充制动命令信号被选择为等于这个差值。这个分配装置因此可以包括一个饱和器和一个减法器。此外，这个分配装置可以被设定成在车辆速度低于一个阈值(例如7km/h)时防止电制动。换言之，对于低速而言，这个补偿制动命令信号被选择为等于制动踏板直接输出的总的命令信号。
因此，这个控制器EVC接收以下命令信号：该分配装置根据制动踏板上的有效接触力确定的电制动命令信号Cfe、还以及这个加速踏板输出的命令信号Clp。这个信号Clp指示这个加速踏板的状态。
这个控制器EVC被设定成当这个踏板上的脚抬起时，基于这个加速踏板状态信号Clp来发展出抬起脚所产生的扭矩的应用设定点值，所述值表示为Tup。例如，该控制器可以通过实施文件FR2945243中说明的方法来发展这个信号Tup。信号Tup使得可以在驾驶员从加速踏板上抬起脚的情况下模拟发动机制动，从而使得当驾驶员的脚抬起时，驾驶员保持制动的感觉，即使这种制动是电动的情况下也是如此。
控制器EVC被设定成在电制动命令信号Cfe的基础上还计算一个应用的电制动扭矩设定点，表示为Tef。这个控制器具体地说可以应用减速比以便将车轮扭矩信号Cfe的值转换成发动机扭矩值。此外，可以产生某些饱和。
对这些应用的扭矩命令Tup、Tef的值求和，并且因此获得的这个和Tf，使得可以由此控制发动机制动。
因此，一个第一回收系统使得可以在制动踏板输出的信号的基础上实施电制动，并且一个第二回收系统使得可以在加速踏板输出的信号的基础上实施电制动。
第一回收系统具体包括这个分配装置、用于接收信号Cfe的器件(例如，一个输入端口)、以及用于计算信号Tef的器件(例如，一个处理器核)。
第二分配系统具体包括用于接收信号Clp的器件(例如一个输入端口)、以及用于计算该信号Tup的器件(例如一个处理器核)。
该装置还包括用于对在应用的制动扭矩命令值的基础上每个回收系统在制动过程中回收的能量进行估算的器件。在制动过程中回收的能量是在上述命令值的基础上估算的，也就是说抬起脚所产生的应用的制动扭矩设定点值Tup以及应用的电制动扭矩的设定点值Tef。
一个模块1使之可以估算在脚从加速踏板上抬起的命令之后回收的能量，并且一个模块2使得可以估算在一个制动命令之后回收的能量。
模块1、2各自包括用于接收对应的信号Tup、Tef的值的器件，例如读取总线、一个或多个输入插脚、连接到一个或多个输入插脚上的一条或多条导线、和/或输入端口。这些模块1、2还被设定成接收一个表示车辆速度的信号、以及一个能够储存车轮半径值的存储器。模块1、2还各自包括处理器件，这些处理器件用于基于这些接收值、车辆速度和车轮半径值来对应地计算两个能量值。这些处理器件(它们可以整合在同一个处理器中或多个单独的处理器中)将参照图2和图3来进一步说明。
此外，提供了与参考号3相关的用于储存回收的机械能和电能的存储器资源。上述存储器资源有利地包括根据确定的制动距离值来刷新的动态存储器。尤其应该理解的是，设立上述存储器资源使得可以忽视车辆的任何特定路径，这个制动距离仅被考虑用于刷新上述存储器，如以下将在说明中进一步说明。
现在将结合图2来说明用于估算在脚从加速踏板上抬起的命令的基础上回收的能量的器件。
参照前面提到的附图，器件1在一个优选的非限定性实施例中包括一个除法器10，该除法器接收所讨论的车辆的由抬起脚所产生的制动扭矩Tup的应用值以及其车轮半径的值R。这个除法器10将发动机惯性制动力的瞬时值传送到一个用于计算前面提到的力的绝对值的模块11。
这个力的绝对值自身传送到一个乘法器12，该乘法器还接收车辆的瞬时速度V的振幅值。乘法器12把惯性回收的瞬时机械功率的值传送到一个积分模块14。
传送到积分模块14的瞬时机械功率的值优选是通过一个除法电路13标准化的，从而使得例如可以直接例如用kW表示上面提到的瞬时功率。
积分模块14还接收一个零复位信号，RS或“reset”，连同多个初始化值(例如储存在存储器17中的初始值、以及单元转换值18)从而积分模块14传送了直接整合在多个能量单元中的瞬时功率的值，例如千焦耳(kJ)。在这种假设中，单元转换值18是值为3600。
此外，上面提到的积分模块14传送的、与惯性回收的制动能量相对应的能量值于是可以优选地通过一个模块15而转换成千瓦小时，这个模块是值为3600的一个除数，并且还经过了表示为K的产率系数的一次校正16，这个系数对应于车轮与电池之间由能量回收系统引入的转换损失。
上面提到的产率系数的值是可以通过实验的方法针对每种车辆类型以及每个能量回收系统来建立的。
现在将结合图3说明用于估算在电制动命令的基础上回收的能量的装置。
在图3中可以看到，元件20至28的参考标记特别有利地指示了与图2中对应的元件10至18的相同的元件。然而，除法器20的输入值自然对应于的应用的电制动扭矩Tef的值，这取代了图2的抬起脚所产生的应用的制动扭矩Tup的值。
因此，应该理解的是，除法器20传送电制动力的值，乘法器22传送瞬时回收的电制动功率，而积分模块24传送瞬时回收的电功率的值。车辆参数速度V和车轮半径R与图2中的那些完全相同，并且中间模块21、23、25和26、27、28的运行模式与图2的对应的模块11、13、15和16、17、18的相类似。
现在将结合图1给出建立存储器资源3的更详细的说明。
如上面提到的附图所示，这些存储器资源3包括至少一个当前第一缓冲存储器或缓冲器(存储块)，表示为Cm。这个缓冲存储器Cm旨在储存车辆当前运动过程中回收的能量值，这些值由这些模块1、2接收。
还提供多个特定缓冲存储器，表示为Mn-i、Mn-2、Mn-3。每个缓冲存储器旨在储存基于确定的制动距离范围回收的机械能值和电能值。
这些存储器资源的运行模式如下：当控制器EVC终止时当前存储器Cm被刷新，而当达到制动千米时这些估算资源1和2以及特定的存储器Mn-i至Mn-3被刷新。
在一个优选的非限定性实施例中，上述特定存储器可以优选地专用于与车辆的使用期限的持续时间相对应的每个特定制动距离范围。这样一种设定使得不仅可以区分车辆的每次旅程，而且还组织了对车辆的能量回收的控制，从而考虑车辆的使用期限和服务步骤。
具体地说，上述存储器可以由可编程存储器形成，这些可编程存储器接收了对于车辆寿命和使用是特定的这些指示器，例如车辆的里程计。最后，车辆的动态参数是在车辆的使用过程中特定的，也就是说例如瞬时速度、行进距离当然还有制动距离等参数可以例如由ESC控制器来传送或者可以从装配在车辆中的GPS系统传送的信息项来推导。
这个制动距离是在瞬时速度的基础上并通过这个制动扭矩计算的。
图4展示了一个用于估算制动距离的实例。
参照这个附图，一个模块42接收：
-一个模块(未示出)输出的总的制动扭矩值C，从而使得可以理解传感器感测制动踏板位置的信号并且可以重新计算车辆的制动扭矩，以及
-一个阈值THR。
当制动扭矩值就绝对值而言小于阈值THR时，模块42的输出是一个值等于零的信号。在相反情况下，这个输出信号具有等于1的值。
这个阈值THR是可以选择为相对较低的，例如等于零。
一个乘法模块41在输入处接收车辆的瞬时速度V的值以及模块42的与相同时间采样相对应的输出信号的值。因此仅在扭矩信号C的值大于阈值THR时制动过程中的速度信号Vf具有的值才等于速度信号V的值。
归功于积分模块44(该积分模块还接收一个零复位信号RS或“reset”以及多个初始化值，例如储存在存储器47中的一个初始值)，这个信号Vf然后被作为时间的函数来整合。
因此这个积分模块使得可以通过速度值的临时积分来获得制动距离Df的估算。
变体
在一个可替代的实施例中，由2指示的这些处理器件在输入处接收信号Tf而不是信号Tef。于是由这些处理器件估算的能量对应于总的回收能量。这些处理器件1中的另一个使得可以估算与对应于加速踏板的能量回收系统相关联的能量。
就基于一个有效应用的值来执行估算而言这个变体可以是有利的，从而在这个加法器之后可能经历处理过程。此外，这个变体可以使之可以避免某些变换。
这个估算装置可以被容纳在这个分配装置中、在这些能量回收系统之一中，在控制器EVC中或者其他之中。
Claims (10)
1.一种用于估算车辆回收的能量的方法，该车辆装备有一个再生制动器件、以及产生至少两个对应的设定点值(Tup，Tef)并旨在用于所述再生制动器件的至少两个能量回收系统，其中所述至少两个能量回收系统包括用于在制动踏板输出的信号的基础上回收能量的一个第一系统以及用于在加速踏板输出的信号的基础上回收能量的一个第二系统，该方法包括：
接收所述设定点值中的第一设定点值(Tup)的一个步骤，以及
由这个接收的第一设定点值计算一个能量值的一个步骤。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括
接收所述设定点值中的其它设定点值的一个步骤，以及
在至少该其它设定点值的基础上计算一个额外能量值的一个步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述其它设定点值包括所述设定点值中的第二设定点值(Tef)。
4.如权利要求2和3之一所述的方法，其中所述其它设定点值包括通过对第一设定点值和第二设定点值(Tup，Tef)求和来获得的第三设定点值(Tf)。
5.如权利要求1至3之一所述的方法，包括针对这个接收的第一设定点值(Tup)
乘以该车辆的速度值(V)从而获得功率值的一个步骤，
瞬时整合这个获得的功率值从而获得一个能量值的一个步骤。
6.如权利要求1至3之一所述的方法，进一步包括
将这个估算的回收能量值以及与所述估算的回收能量值相关联的一个制动距离值存储在一个存储器中。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于这个制动距离值是在一个车辆速度值(V)和一个制动扭矩信号(C)的基础上计算的。
8.一种用于估算车辆回收的能量的装置，该车辆装备有一个再生制动器件、以及产生至少两个对应的设定点值(Tup，Tef)并旨在用于该再生制动器件的至少两个能量回收系统，其中所述至少两个能量回收系统包括用于在制动踏板输出的信号的基础上回收能量的一个第一系统以及用于在加速踏板输出的信号的基础上回收能量的一个第二系统，该装置包括
用于接收所述设定点值中的第一设定点值(Tup)的器件，
用于在接收的第一设定点值的基础上计算一个能量值的计算器件(1)。
9.如权利要求8所述的装置，进一步包括至少一个缓冲存储器(Cm，Mn-i，Mn-2，Mn-3)，该至少一个缓冲存储器被设定成存储从该计算器件中接收的能量值以及与所述能量值相关联的一个制动距离值。
10.一种车辆，包括再生制动器件、至少两个能量回收系统、以及如权利要求8至9之一所述的用于估算车辆回收的能量的装置。
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