CN104843009B - 车辆下坡辅助系统、方法以及包含该系统的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆下坡辅助(HDC)系统，该下坡辅助系统包括：轮边制动器，用于对所述车辆进行制动；及控制器，用于在执行下坡辅助操作时，控制所述轮边制动器进行制动，其特征在于，该系统还包括：蓄电池；及电机，所述控制器还用于在执行下坡辅助操作时，控制所述电机处于发电机工作模式，以利用该电机为所述车辆提供制动力，并将产生的电能存储于所述蓄电池内。

Description

车辆下坡辅助系统、方法以及包含该系统的车辆

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体地，涉及一种车辆下坡辅助(Hill Descent Control，HDC)系统、方法以及包含该系统的车辆。

背景技术

目前新能源车辆(电动车、混动车)与传统燃油车辆的下坡辅助系统共用同一种控制策略。即下坡辅助系统被激活后，下坡辅助控制程序请求电子稳定控制器(ElectricStability Controller，ESC)主动建压，液压推动轮边制动器内部产生摩擦，将车轮动能转化为热能，达到制动减速的目的。

现有的下坡辅助系统完全依靠液压制动系统，将车辆动能、势能转化为热能消耗掉，造成能源的极大浪费。另外，过多的使用液压制动方式，导致制动器温度过高产生热衰退现象，进而迫使下坡辅助系统及车辆其他电子制动系统停止工作。因此传统下坡辅助系统只能在低速范围触发。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆下坡辅助系统、方法以及包含该系统的车辆，在保证车辆稳定和电池最佳状态的前提下，最大程度的采用回馈制动，减少摩擦制动过程能量的损失，并将发电机产生的电能储备至蓄电池内。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于新能源车辆的下坡辅助系统，该下坡辅助系统包括：轮边制动器，用于对所述车辆进行制动；及控制器，用于在执行下坡辅助操作时，控制所述轮边制动器进行制动，该系统还包括：蓄电池；及电机，所述控制器还用于在执行下坡辅助操作时，协调所述电机与所述轮边制动器的制动，并在所述电机制动时，控制所述电机处于发电机工作模式，以利用该电机为所述车辆提供制动力，并将产生的电能存储于所述蓄电池内。

相应地，本发明还提供一种用于车辆下坡辅助系统的控制方法，所述系统包括：轮边制动器，用于对所述车辆进行制动；蓄电池；以及电机，该方法包括：在执行下坡辅助操作时，协调所述电机与所述轮边制动器的制动，并在所述电机制动时，控制电机处于发电机工作模式，以利用该电机为所述车辆提供制动力，并将产生的电能存储于蓄电池内。

相应地，本发明还提供一种车辆，该车辆包括上述的下坡辅助系统。

通过上述技术方案，在新能源车辆下坡辅助系统工作过程中，保证车辆制动性能的条件下，把车辆的动能或势能通过电机转换为电能储存于蓄电池内，在实现车辆下坡限速的同时，减少制动器磨损，有效避免制动热衰退，提高下坡辅助系统的工作车速范围，更是实现低油耗和低排放的重要措施。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明提供的车辆下坡辅助系统的结构示意图；

图2示出了车辆下坡辅助系统的具体结构原理图；以及

图3示出了车辆下坡辅助系统的工作流程图。

附图标记说明

10 控制器 20 电机

30 轮边制动器 40 蓄电池

111 HDC开关 60 电子稳定控制器

70 液压制动回路 80 变速器控制单元

110 HDC控制器 120 整车控制器

112 制动踏板 113 加速踏板

210 电机控制单元 410 电池管理单元

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了本发明提供的下坡辅助系统的结构示意图。如图1所示，本发明提供了一种HDC系统，该HDC系统包括：轮边制动器30，用于对车辆进行制动；及控制器10，用于在执行下坡辅助操作时，控制轮边制动器30进行制动，该系统还包括：蓄电池40；及电机20，控制器10还用于在执行下坡辅助操作时，协调电机20与轮边制动器30的制动，将车速维持在期望范围内，并在电机20制动时，控制电机20处于发电机工作模式，以利用该电机20为车辆提供制动力，并将产生的电能存储于蓄电池40内。藉此，在新能源HDC系统工作过程中，把车辆的动能或势能通过电机转换为电能储存于蓄电池内，以在下坡辅助过程中实现新能源车辆的能量回收。

图2示出了车辆下坡辅助系统的具体结构原理图。参考图2，其中，整车控制器120用于集成、决策各控制器功能。变速器控制单元80可以监测当前档位，并将检测到的档位信息实时反馈至整车控制器120，电机控制单元210可以实现电机20工作模式的切换，如果接收到负扭矩请求，则控制电机20工作在发电机模式，如果接收到正扭矩请求，则控制电机20工作在电机模式。电池管理单元410，在保护蓄电池40并实现蓄电池40的最佳充电的同时监控蓄电池40的当前电量。电子稳定控制器60可以实现主动建压、保压、减压；同时ESC为HDC系统提供当前车速、轮速、坡度信息，上述信息是下坡辅助系统的重要触发条件。液压制动回路70是能量传输装置，负责将ESC 60产生的液压变动传递到轮边制动器30；轮边制动器30与电机20是最终执行机构，二者配合将当前车速维持在期望范围内。其中，轮边制动器30与车轮产生摩擦力以降低车速，电机20工作在发电机模式时，产生回馈制动，并将车辆制动过程中的电能或势能转换为电能储存在蓄电池40中。HDC开关为驾驶舱内按钮，是HDC功能触发条件之一，驾驶员按下HDC开关后，HDC系统自检无故障后便处于待机状态。制动踏板112及加速踏板113向HDC控制器110发送反应驾驶员意图的制动踏板信号及发送加速踏板信号，加速踏板信号与制动踏板信号是判断HDC系统是否继续工作的重要条件。

HDC控制器110可以根据接收到的车辆及环境信息来决定是否触发下坡辅助功能，并在功能触发后协调电机20与轮边制动器30的制动，最大程度的采用回馈制动，确保车速维持在期望阈值的同时将下坡限速过程中的动能或势能转化为电能储存在蓄电池中。

此外，HDC控制器110可以集成在ESC 60或者整车控制器120中。

图3示出了车辆下坡辅助系统的工作流程图。如图3所示，驾驶员按下HDC开关111，HDC系统进行自检以检测系统是否有故障，若HDC系统出现故障，则报警灯亮以提示驾驶员。若系统没有故障，则系统进入待机状态。HDC控制器110持续监控车速、轮速、坡度、蓄电池40的当前电量、档位信息。如果某时刻，控制器110监测到车速处于预先设置的范围[V_min，V_max]，坡度处于预先设置的范围[S_min，S_max]，档位处于D档或N档，且制动踏板、加速踏板信号均显示驾驶员未介入(未踩下)，则HDC系统激活，以当前车速作为目标车速执行下坡辅助操作。HDC系统激活状态下，如驾驶员踩油门踏板加速或踩制动踏板减速，则HDC功能挂起。一旦驾驶员干预结束，继续检测车速V，如果V仍在[V_min，V_max]范围内，则HDC系统激活，并以当前V作为目标车速。

在HDC系统激活的情况下，HDC控制器110接收蓄电池40的当前电量，并在该当前电量大于预设值b时，HDC控制器110仅向ESC 60发送制动请求，ESC 60主动建压，液压制动回路70将ESC 60产生的液压变动传递到轮边制动器30，迫使车轮减速到期望阈值内。并在该当前电量小于或等于预设值b时，向电机控制单元210发送负扭矩请求，控制电机20处于发电机工作模式。

HDC系统激活状态下的具体工作流程如下：

HDC控制器110计算实施下坡辅助操作所需的制动力矩T_total，具体过程如下：HDC控制器110接收车辆当前的纵向加速度信号a_x，计算加速度变化率将上述两变量作为HDC的目标变量，将目标值设定为a_x＝0，实时采集a_x、基于实际值与目标值的偏差采用经典PD控制方法计算出实施下坡辅助操作所需的制动力矩值T_total。这里，并不限制于采用经典PD控制方法，也可以采用现有控制方式和经验值查表方式获得。

HDC控制器110接收蓄电池40的当前状态值。如果蓄电池40的当前电量大于预设值b时，此时表明蓄电池40无法吸纳更多的电能，HDC控制器110可控制电机20的目标力矩值T_RegTar＝0，轮边制动器的制动力矩T_HydTar＝T_total，即只采用轮边制动，具体地，HDC控制器110向ESC 60发送制动请求，ESC 60根据轮边制动器所需制动力矩主动建压，液压制动回路70将ESC 60产生的液压变动传递到轮边制动器30，液压推动轮边制动器30与车轮发生摩擦，迫使车轮减速到期望阈值内。

如果蓄电池40的当前电量小于或等于预设值b时，根据蓄电池40的当前电量，确定蓄电池40的电量到达所述预设值b还需要的电量，并根据该电量来估算电机20需要产生的最大回馈力矩T_RegMax，具体地，车辆的整车控制器可接收蓄电池40的当前电量，计算蓄电池40需要充电的电量，并根据其需要充电的电量来估算电机20需要产生的最大回馈力矩T_RegMax，并将该最大回馈力矩T_RegMax发送给HDC控制器110。在T_RegMax>T_total的情况下，HDC控制器110仅向电机控制单元210发送负扭矩请求，控制电机20工作在发电机模式，且电机20的负力矩值设置为T_RegTar＝T_total，并将电机20产生的电能储存于蓄电池40中；在T_RegMax≤T_total的情况下，HDC控制器110向电机控制单元210发送负扭矩请求，控制电机20工作在发电机模式，且电机20的负力矩值设置为T_RegTar＝T_RegMax，轮边制动器30所提供的制动力矩设置为T_HydTar＝T_total-T_RegMax。通过估算电机20可以产生的最大回馈力矩T_RegMax，

此外，在HDC系统工作过程中，电机控制单元210实时检测电机20的实际回馈力矩T_RegAct，HDC控制器110接收该力矩并根据T_RegAct与T_RegTar之间的差值自适应调节T_RegTar与T_HydTar。

通过上述工作流程，新能源车辆在下坡时如满足条件，下坡辅助系统自动触发。在保证下坡行驶过程限速，确保安全驾驶的前提下，可以最大程度的采用回馈制动，并将电机20产生的电能储备在蓄电池40内，实现能量的回收利用。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种车辆下坡辅助(HDC)系统，该下坡辅助系统包括：

轮边制动器，用于对所述车辆进行制动；及

控制器，用于在执行下坡辅助操作时，控制所述轮边制动器进行制动，

其特征在于，该系统还包括：

蓄电池；及

电机，

所述控制器还用于在执行下坡辅助操作时，协调所述电机与所述轮边制动器的制动，并在所述电机制动时，控制所述电机处于发电机工作模式，以利用该电机为所述车辆提供制动力，并将产生的电能存储于所述蓄电池内，

其中，所述控制器还用于接收所述蓄电池的当前电量，在所述当前电量小于或等于预设值的情况下，所述控制器计算实施下坡辅助操作所需的制动力矩T_total；

根据所述当前电量计算出所述电机需要产生的最大回馈力矩T_RegMax；

在T_RegMax>T_to_tal的情况下，控制所述轮边制动器不工作，控制所述电机工作在所述发电机模式，且所述电机的负力矩值设置为T_RegTar＝T_total；

在T_RegMax≤T_total的情况下，控制所述电机工作在所述发电机模式，且所述电机的负力矩值设置为T_RegTar＝T_RegMax，设置所述轮边制动器所提供的制动力矩T_HydTar＝T_total-T_RegMax。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

在所述当前电量大于所述预设值时，不控制所述电机处于发电机工作模式。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还根据所述电机的实际回馈力矩T_RegAct与T_RegTar之间的差值自适应调节T_RegTar与 T_HydTar。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器包括HDC控制器及整车控制器。

5.一种用于车辆下坡辅助系统的控制方法，所述系统包括：轮边制动器，用于对所述车辆进行制动；蓄电池；以及电机，其特征在于，该方法包括：

在执行下坡辅助操作时，协调所述电机与所述轮边制动器的制动，并在所述电机制动时，控制电机处于发电机工作模式，以利用该电机为所述车辆提供制动力，并将产生的电能存储于蓄电池内，

其中，所述协调所述电机与所述轮边制动器的制动包括：

接收所述蓄电池的当前电量；

在所述当前电量小于或等于预设值的情况下，计算实施下坡辅助操作所需的制动力矩T_total；

根据所述当前电量计算出所述电机需要产生的最大回馈力矩T_RegMax；

在T_RegMax>T_total的情况下，控制所述轮边制动器不工作，控制所述电机工作在所述发电机模式，且所述电机的负力矩值设置为T_RegTar＝T_total；

在T_RegMax≤T_total的情况下，控制所述电机工作在所述发电机模式，且所述电机的负力矩值设置为T_RegTar＝T_RegMax，设置所述轮边制动器所提供的制动力矩T_HydTar＝T_total-T_RegMax。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述当前电量大于所述预设值时，不控制所述电机处于发电机工作模式。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电机的实际回馈力矩T_RegAct与T_RegTar之间的差值自适应调节T_RegTar与T_HydTar。

8.一种车辆，其特征在于，该车辆包括权利要求1至4中任意一项权利要求所述的下坡辅助系统。