CN108016299B - 再生制动方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及再生制动方法。一种车辆系统包括控制器，所述控制器被配置为：响应于车辆与前方检测到的物体之间的速度差，在第一时间段期间仅经由再生制动以第一速率对车辆进行减速，并且在第一时间段之后的第二时间段期间以第二速率对车辆进行减速，以将到前方检测到的物体的距离从初始距离减小到最小距离。

Description

再生制动方法
技术领域
本公开涉及混合动力车辆和控制再生制动的方法。
背景技术
再生制动是可以由混合动力车辆和/或电动车辆采用以在制动事件期间重新捕获车辆的动能的特征。在再生制动期间，可操作发电机以将车辆的动能转换为电能。在再生制动期间重新捕获的电能可被用于操作各种车辆子系统或对车辆电池进行再充电。
发明内容
一种车辆系统包括控制器，所述控制器被配置为：响应于车辆与前方检测到的物体之间的速度差，在第一时间段期间仅经由再生制动以第一速率对车辆进行减速，并且在第一时间段之后的第二时间段期间以第二速率对车辆进行减速，以将到前方检测到的物体的距离从初始距离减小到最小距离。
一种再生制动方法包括：响应于车辆与前方检测到的物体之间的速度差，在第一时间段期间仅经由再生制动以第一速率对车辆进行减速，并且在第一时间段之后的第二时间段期间以第二速率对车辆进行减速，以将到前方检测到的物体的距离从初始距离减小到最小距离。
一种车辆包括发电机、摩擦制动器和控制器。所述控制器被配置为：响应于前方检测到物体，在第一时间段期间经由处于最大功率输出的发电机以第一速率对车辆进行减速，并且在第一时间段之后的第二时间段期间经由摩擦制动器以第二速率对车辆进行减速，以获得车辆与前方检测到的物体之间的最小距离和零速度差。
附图说明
图1是混合动力电动车辆的示例性动力传动系统的示意图；
图2是示出用于再生制动方法的控制算法的流程图；
图3是示例性曲线图，该曲线图示出了在初始回收功率未超过电动动力传动系统的最大回收功率容量的状况期间在车辆以恒定减速率制动以将到前方检测到的物体的距离减小到最小距离并且将车辆与前方检测到的物体之间的速度差减小到零的情况下可经由再生制动回收的能量；
图4是示例性曲线图，该曲线图示出了在初始回收功率未超过电动动力传动系统的最大回收功率容量的状况期间可通过仅经由再生制动以第一速率制动车辆然后以第二速率制动车辆以将到前方检测到的物体的距离减小到最小距离并且将车辆与前方检测到的物体之间的速度差减小到零而回收的能量；
图5是示例性曲线图，该曲线图示出了在初始回收功率超过电动动力传动系统的最大回收功率容量的状况期间在车辆以恒定减速率制动以将到前方检测到的物体的距离减小到最小距离并且将车辆与前方检测到的物体之间的速度差减小到零的情况下可经由再生制动回收的能量；
图6是示例性曲线图，该曲线图示出了在初始回收功率超过电动动力传动系统的最大回收功率容量的状况期间可通过仅经由再生制动以第一速率制动车辆然后以第二速率制动车辆以将到前方检测到的物体的距离减小到最小距离并且将车辆与前方检测到的物体之间的速度差减小到零而回收的能量。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例，其他实施例可采用各种可替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，可将参照任一附图示出和描述的各种特征与在一个或更多个其他附图中示出的特征相结合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
参照图1，示出了根据本公开的实施例的混合动力电动车辆(HEV)10的示意图。图1示出了组件之间的代表性关系。车辆内的组件的物理布局和方位可变化。HEV 10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括驱动传动装置16的发动机14，该传动装置16可称为模块化混合动力传动装置(MHT)。如将在下文进一步详细描述的，传动装置16包括电机(诸如电动马达/发电机(M/G)18)、关联的牵引电池20、变矩器22以及多阶梯传动比自动变速器或齿轮箱24。
发动机14和M/G 18两者都是HEV 10的驱动源。发动机14通常代表可包括内燃发动机(诸如，汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或燃料电池的动力源。当发动机14和M/G 18之间的分离离合器26至少部分地接合时，发动机14产生被供应到M/G 18的发动机动力和对应的发动机扭矩。M/G 18可由多种类型的电机中的任何一种来实现。例如，M/G 18可以是永磁同步马达。如下文将描述的，电力电子器件将电池20提供的直流(DC)电力调节至符合M/G18的要求。例如，电力电子器件可向M/G 18提供三相交流电(AC)。
当分离离合器26至少部分地接合时，从发动机14流向M/G 18或从M/G18流向发动机14的动力是可行的。例如，可接合分离离合器26并且M/G 18可以作为发电机运转，以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能转换成将被储存在电池20中的电能。分离离合器26也可被分离，以将发动机14与动力传动系统12的其它部分隔离，使得M/G 18可用作HEV 10的唯一驱动源。轴30延伸穿过M/G 18。M/G 18持续地可驱动地连接到轴30，而发动机14仅在分离离合器26至少部分地接合时才可驱动地连接到轴30。
M/G 18经由轴30连接到变矩器22。因此，当分离离合器26至少部分地接合时，变矩器22连接到发动机14。变矩器22包括固定到M/G轴30的泵轮和固定到变速器输入轴32的涡轮。因此，变矩器22在轴30与变速器输入轴32之间提供液力耦合。当泵轮旋转得比涡轮快时，变矩器22将动力从泵轮传递至涡轮。涡轮扭矩和泵轮扭矩的大小通常取决于相对转速。当泵轮转速与涡轮转速之比足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的倍数。变矩器旁通离合器(还被称为变矩器锁止离合器)34可被设置为：当其接合时将变矩器22的泵轮和涡轮摩擦地或机械地结合，以允许更高效的动力传输。变矩器旁通离合器34还可作为起步离合器运转，以提供平稳的车辆起步。可选地或者组合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器34的应用，可在M/G 18和齿轮箱24之间设置类似于分离离合器26的起步离合器。在一些应用中，分离离合器26通常被称为上游离合器，起步离合器34(可以是变矩器旁通离合器)通常被称为下游离合器。
齿轮箱24可包括齿轮组(未示出)，所述齿轮组通过选择性地接合诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件而被选择性地置于不同的传动比，以建立期望的多个离散传动比或阶梯传动比。可以通过换挡计划来控制摩擦元件，所述换挡计划连接和断开齿轮组的特定元件，以控制变速器输出轴36与变速器输入轴32之间的传动比。通过关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(PCU))基于各种车辆和环境工况而使齿轮箱24从一个传动比自动换挡至另一个传动比。来自发动机14和M/G 18两者的动力和扭矩可输送到齿轮箱24并且由齿轮箱24接收。齿轮箱24随后将动力传动系统输出动力和扭矩提供到输出轴36。
应理解的是，与变矩器22一起使用的液压控制的齿轮箱24仅是齿轮箱或变速器装置的一个示例；从发动机和/或马达接受输入扭矩并随后以不同的传动比将扭矩提供至输出轴的任何多传动比变速器都是可被接受用于本公开的实施例的。例如，可通过包括沿换挡拨叉导轨平移/旋转换挡拨叉以选择期望传动比的一个或更多个伺服马达的自动机械式(或手动)变速器(AMT)来实现齿轮箱24。如本领域普通技术人员通常所理解的，例如，AMT可被用于具有较高的扭矩要求的应用。
如图1中的代表性实施例所示，输出轴36连接到差速器40。差速器40经由连接到差速器40的相应的车桥44驱动一对车轮42。差速器向每个车轮42传递大致相等的扭矩，同时在诸如车辆转弯时允许轻微的转速差。可使用不同类型的差速器或类似的装置将扭矩从动力传动系统分配到一个或更多个车轮。例如，在一些应用中，扭矩分配可根据特定的运转模式或状况而改变。
动力传动系统12还可包括诸如动力传动系统控制单元(PCU)的关联的控制器50。虽然被示出为一个控制器，但控制器50可以是较大的控制系统的一部分，并且可由整个车辆10中的多个其它控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))来控制。因此，应理解的是，动力传动系统控制单元50和一个或更多个其它控制器可被统称为“控制器”，所述“控制器”响应于来自多个传感器的信号而控制多个致动器以控制多种功能(诸如，启动/停止发动机14、运转M/G 18以提供车轮扭矩或为电池20充电、选择或计划变速器换挡等)。控制器50可包括与多种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理器(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括易失性和非易失性存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)。KAM是可被用于在CPU掉电时存储多个操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用多个已知的存储装置中的任何一种来实现，诸如，PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能够存储数据的任何其它电存储装置、磁存储装置、光学存储装置或组合的存储装置，所述数据中的一些代表由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令。
控制器经由输入/输出(I/O)接口(包括输入通道和输出通道)与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，所述输入/输出(I/O)接口可被实现为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。可选地，一个或更多个专用硬件或固件芯片可被用于在将特定信号提供至CPU之前调节和处理所述特定信号。如图1中的代表性实施例总体上示出的，控制器50可将信号传送到发动机14、分离离合器26、M/G 18、电池20、起步离合器34、变速器齿轮箱24和电力电子器件56和/或传送来自发动机14、分离离合器26、M/G18、电池20、起步离合器34、变速器齿轮箱24和电力电子器件56的信号。尽管未明确示出，但是本领域的普通技术人员将认识到在上述每个子系统内可由控制器50控制的各种功能或组件。可使用通过控制器执行的控制逻辑和/算法直接或间接致动的参数、系统和/或组件的代表性示例包括：燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(针对火花点火式发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、诸如交流发电机的前端附件驱动(FEAD)组件、空调压缩机、电池充电或放电(包括确定最大充电功率限制和最大放电功率限制)、再生制动、M/G运转、用于分离离合器26、起步离合器34和变速器齿轮箱24的离合器压力等。通过I/O接口传送输入的传感器可被用于指示例如涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机转速(RPM)、车轮转速(WS1、WS2)、车速(VSS)、冷却剂温度(ECT)、进气歧管压力(MAP)、加速踏板位置(PPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、空气温度(TMP)、排气氧(EGO)或其它排气成分浓度或存在、进气流量(MAF)、变速器的挡位、传动比或模式、变速器机油温度(TOT)、变速器涡轮转速(TS)、变矩器旁通离合器34状态(TCC)、减速或换挡模式(MDE)、电池的温度、电压、电流或荷电状态(SOC)。
可通过一个或更多个附图中的流程图或类似图表来表示由控制器50执行的控制逻辑或功能。这些附图提供可使用一个或更多个处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的多个步骤或功能可以以示出的顺序执行、并行执行或在一些情况下有所省略。尽管没有总是被明确地说明，但是本领域普通技术人员将认识到根据使用的特定处理策略可以重复执行说明的步骤或功能中的一个或更多个。类似地，实现在此描述的特征和优点不一定需要所述处理顺序，提供所述处理顺序只是为了便于说明和描述。控制逻辑可主要在通过基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如控制器50)执行的软件中实现。当然，根据特定应用，可在一个或更多个控制器中的软件、硬件或者软件和硬件的组合中实现控制逻辑。当在软件中实现时，控制逻辑可被设置在存储了代表通过计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的数据的一个或更多个计算机可读存储装置或介质中。计算机可读存储装置或介质可包括利用电存储器、磁存储器和/或光学存储器来保持可执行指令和关联的校准信息、操作变量等的多个已知物理装置中的一个或更多个。
车辆驾驶员使用加速踏板52来提供需求的扭矩、动力或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和释放加速踏板52产生加速踏板位置信号，该加速踏板位置信号可分别被控制器50解读为增加动力或减小动力的需求。车辆驾驶员还使用制动踏板58来提供需求的制动扭矩以使车辆减慢。通常，踩下和释放制动踏板58产生制动踏板位置信号，该制动踏板位置信号可被控制器50解释为减小车辆速度的需求。基于来自加速踏板52和制动踏板58的输入，控制器50命令到发动机14、M/G 18和摩擦制动器60的扭矩。控制器50还控制齿轮箱24内的换挡的正时，以及分离离合器26和变矩器旁通离合器34的接合或分离。与分离离合器26类似，可在合位置与分离位置之间的范围内调节变矩器旁通离合器34。除了由泵轮与涡轮之间的液力耦合所产生的可变打滑之外，这种调节还在变矩器22中产生可变打滑。可选地，根据特定应用，变矩器旁通离合器34可在不使用调节操作模式的情况下被操作为锁止或分离。
为了利用发动机14驱动车辆，分离离合器26被至少部分地接合，以通过分离离合器26将至少一部分发动机扭矩传递至M/G 18，然后从M/G 18传递通过变矩器22和齿轮箱24。M/G 18可通过提供额外动力以转动轴30而辅助发动机14。该操作模式可被称为“混合动力模式”或“电动辅助模式”。
为了使用M/G 18作为唯一动力源来驱动车辆，除了分离离合器26将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离之外，动力流保持不变。在这段时间期间，可禁用或者以其它方式关闭发动机14中的燃烧以节省燃料。例如，牵引电池20将储存的电能通过线路54传输至可包括逆变器的电力电子器件56。电力电子器件56将来自电池20的DC电压转换成由M/G18使用的AC电压。控制器50命令电力电子器件56将来自电池20的电压转换为提供给M/G 18的AC电压，以将正扭矩或负扭矩提供到轴30。该操作模式可以称为“纯电动”或“EV”操作模式。
在任何操作模式下，M/G 18可用作马达并为动力传动系统12提供驱动力。可选地，M/G 18可用作发电机并将来自动力传动系统12的动能转换成电能而储存在电池20中。例如，当发动机14正为车辆10提供推进动力时，M/G 18可用作发电机。M/G 18还可在再生制动期间用作发电机，在再生制动中，来自旋转的车轮42的扭矩和旋转能(或动能)或动力经齿轮箱24、变矩器22(和/或变矩器旁通离合器34)回传并被转换为电能以储存在电池20中。
应理解，图1中示出的示意图仅仅是示例性的，并不意在限制。可考虑利用发动机和马达两者的选择性接合以通过变速器传递动力的其它构造。例如，M/G 18可相对于曲轴28偏移，可设置额外的马达以启动发动机14，和/或M/G 18可被设置在变矩器22和齿轮箱24之间。在不脱离本公开的范围的情况下，可考虑其它构造。
参照图2，示出了用于再生制动方法100的控制算法。该控制算法可被存储在控制器50的存储器中。可通过踩下制动踏板58或者通过释放加速踏板52(还被称为松开(tip-out))而不踩下制动踏板58来实现方法100。控制器50可通过基于车辆10的各种状况而控制或致动车辆10的各种组件来实现方法100。方法100开始于框102，在框102，确定从车辆10到前方检测到的物体的当前距离dcur、车辆10的速率或速度Vveh和前方检测到的物体的速率或速度Vob。可使用感测系统或装置来测量到前方检测到的物体的当前距离dcur。感测系统可包括，但不限于，相机、激光雷达系统、雷达系统、声呐系统等。车辆10与前方检测到的物体之间的相对速度可通过测量车辆10与前方检测到的物体之间的距离在一段时间内的变化来确定。车辆10的当前速度(可通过位于车辆10上的速度传感器来确定)与所述相对速度之间的差将等于前方检测到的物体的速度Vob。可连续重复地执行所述控制算法。通过重复地运行所述控制算法，所述系统将连续地控制再生(回收)速率和/或制动控制，所述制动控制可包括再生制动、摩擦制动或它们的组合。如下面在图4和图6的示例示出的，这可导致具有显著不同的减速率的两个或更多个阶段。
连同车辆10与前方检测到的物体之间的最小需要距离dmin，将从车辆10到前方检测到的物体的当前距离dcur、车辆10的速度Vveh和前方检测到的物体的速度Vob输入到框104，以确定线性加速率alinear，需要该线性加速率alinear以在获得车辆10与前方检测到的物体之间的最小需要距离dmin时将车辆10与前方检测到的物体之间的相对速度减小到零。线性加速率alinear还可被称为基准减速率。线性加速率alinear可基于下面的关系(1)：
Figure BDA0001449150200000081
车辆10与前方检测到的物体之间的最小需要距离dmin可以是设置为提供车辆10与前方检测到的物体之间的安全距离的任何距离。可选地，最小需要距离dmin可由车辆10的操作者来设置。最小需要距离dmin的范围可以是从约等于零到约等于用于测量车辆10与前方检测到的物体之间的距离的感测系统的范围的值。
随后，将线性加速率alinear以及在框108处确定的最大加速率amax输入到决策框106。最大加速率amax可以是在当前车辆操作状况下的最大安全加速率amax(safe)。可选地或出于个人舒适性偏好，车辆10的操作者可将最大加速率amax设置为小于最大安全加速率amax(safe)的值。最大安全加速率amax(safe)可以是当前操作状况的函数，所述当前操作状况包括道路状况(例如，干、湿或可改变车辆的车轮与道路之间的摩擦系数的其它路面状况)、环境状况(例如，雨、雪、风、环境空气温度、湿度或其它外部状况)、车辆状况(例如，转弯、下坡或上坡行驶等)等。最大安全加速率amax(safe)可以是与驾驶员能够保持对车辆的控制且车轮42不打滑和/或摩擦制动器60不锁止相关联的最大加速度。最大安全加速率amax(safe)可基于下面的关系(2)：
amax(safe)＝f(当前操作状况) (2)
可将最大加速率amax设置为与最大安全加速率amax(safe)保持下面的关系(3)的值：
amax≤amax(safe) (3)
如果在决策框106线性加速率alinear大于或等于最大加速率amax，则方法100移动到框110，在框110，命令车辆10的紧急制动或最大制动，这可包括应用摩擦制动器60和/或经由M/G 18应用再生制动。
如果在决策框106线性加速率alinear不大于最大加速率amax，则方法100移动到决策框112，在决策框112，确定车辆10与前方检测到的物体之间的当前距离dcur与最小需要距离dmin之间的差是否大于或等于车辆10的滑行距离(roll out distance)dRL。当前距离dcur、最小需要距离dmin与滑行距离dRL之间的关系可基于下面的关系(4)：
dcur-dmin≥dRL (4)
车辆10的滑行距离dRL是在车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob经由车辆滑行从当前差值减小到零的情况下车辆将行驶的距离。在车辆滑行期间，发动机14和M/G 18的动力输出减小到零，并且车辆10通过施加到车辆10的道路负载(例如，由道路摩擦、道路坡度、空气动力学阻力产生的负载)被减速。由框114表示的道路负载模型被输入到由框116表示的用于滑行距离dRL的模型中，用于滑行距离dRL的模型随后被输入到决策框112。滑行距离模型116还可考虑风阻。道路负载功率(还可被称为从道路和由空气动力学阻力施加到车辆的功率)PRL可以是车辆10的速度Vveh以及因道路和空气动力学阻力而施加到车辆的力FRL的函数。因道路和空气动力学阻力而施加到车辆的力(或道路负载力)FRL可以是车辆10的速度Vveh的函数。滑行距离dRL可以是因道路和空气动力学阻力而施加到车辆的力FRL以及车辆10的速度Vveh的函数。施加到车辆的力FRL、道路负载功率PRL和滑行距离dRL可由下面的关系(5)和(6)表示：
FRL＝f(Vveh) (5)
PRL＝FRL×Vveh (6)
如果车辆10与前方检测到的物体之间的当前距离dcur与最小需要距离dmin之间的差大于或等于滑行距离dRL，则方法移动到框118，在框118，再生制动和摩擦制动两者被禁用(即，释放制动器)并且允许车辆10仅通过道路负载(即，滚动摩擦)、空气动力学阻力和/或道路坡度进行减速，以将车辆10与前方检测到的物体之间的距离从当前距离dcur减小到最小需要距离dmin。当获得车辆10与前方检测到的物体之间的最小需要距离dmin时，车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob也可被减小到零。
如果车辆10与前方检测到的物体之间的当前距离dcur与最小需要距离dmin之间的差小于滑行距离dRL，则所述方法移动到框120，在框120，车辆根据使再生制动最大化同时还将车辆10与前方检测到的物体之间的距离从初始距离dcur减小到最小需要距离dmin的方法进行减速。通过再生制动,使车辆10减速包括通过将M/G 18作为发电机运转来制动车辆。还可在获得车辆10与前方检测到的物体之间的最小需要距离dmin时将车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob减小到零。
为了在框120使经由再生制动回收的能量最大化，可使用两个可选的再生制动方法。第一再生制动方法包括以最大再生制动加速率aregen(max)制动，从而使道路负载损耗最小化。第二再生制动方法包括以最佳加速率制动，该最佳加速率考虑道路负载损耗的减小以及电动动力传动系统的效率。
由第一再生制动方法使用的最大再生制动加速率aregen(max)可基于下面的关系(7)和(8)：
Figure BDA0001449150200000101
PEL_max＝f(电池状况,马达/发电机状况) (8)
mveh是车辆10的质量。PEL_max是车辆10的动力传动系统能够产生的最大再生制动功率。PEL_max可以是电池20、M/G 18和/或车辆的动力传动系统的其它组件的特定状况(包括但不限于，电池20的尺寸、电池20的温度、电池20的荷电状况、M/G 18的产生功率输出容量等)的函数。
为了确定第一再生制动方法是否使能量损耗最小化，可检查道路负载功率PRL。道路负载功率PRL可基于下面的关系(9)：
PRL＝FRL×VVeh (9)
道路负载力FRL可由二次方程近似出并由下面的关系(10)表示：
FRL＝f(v)＝a+bVVeh+cVVeh 2 (10)
a、b和c是恒定系数。
相应地，可将用于道路负载功率PRL的等式调整为下面的关系(11)：
PRL＝FRL×VVeh＝(a+bVVeh+cVVeh 2)·VVeh＝aVVeh+bVVeh 2+cVVeh 3 (11)
车辆速度Vveh将取决于车辆加速度aveh，车辆加速度aveh将取决于回收功率。回收功率越高，车辆将越快地减速。道路负载也将使车辆减速。车辆加速度aveh和车辆速度Vveh可基于下面的关系(12)和(13)：
Figure BDA0001449150200000102
Figure BDA0001449150200000111
Vveh int是车辆的初始速度。
归因于道路负载的能量损耗ERL则可基于下面的关系：
Figure BDA0001449150200000112
当应用上面的方程组并且最大可能回收功率PEL_max将产生最小化的道路负载能量损耗ERL时，可应用第一再生制动方法。
为了确定第二再生制动方法(即，根据考虑道路负载损耗以及电动动力传动系统的效率的方法以最佳加速率制动)是否使能量损耗最小化，可检查所述系统以基于计算能量损耗函数的最小值而找到最佳加速率。车辆系统的能量损耗EL可由下面的关系(15)和(16)表示：
EL＝f(PRecup) (15)
选择PRecup使得EL＝min (16)
PRecup是再生(或回收)制动功率。
虽然可通过以最大回收功率运行所述系统而仅使道路负载损耗最小化(如根据上面的第一再生制动方法所概述的)，但在特定情况下电动动力传动系统可以以次佳效率运行。因此，另一种方法(例如，第二再生制动方法)可考虑道路负载损耗和电动动力传动系统的损耗两者。在再生制动期间，车辆系统的损耗功率PL可以是道路负载功率PRL和电动动力传动系统的损耗功率PLE的函数，并且可由下面的关系(17)表示：
PL＝PRL+PLE (17)
电动动力传动系统的损耗功率PLE可基于回收功率PRecup，并且可由下面的关系(18)表示：
PLE＝f(PRecup) (18)
电动动力传动系统的全部元件可对电动动力传动系统的损耗功率PLE作出贡献。电动动力传动系统的组件可包括牵引电池20、电力电子器件56和M/G 18。相应地，将存在牵引电池损耗功率PLB、电力电子器件损耗功率PLPE和电机(即，M/G 18)损耗功率PLEM。相应地，可将用于电动动力传动系统的损耗功率PLE的等式调整为下面的关系(19)：
PLE＝PLB+PLPE+PLEM (19)
牵引电池损耗功率PLB、电力电子器件损耗功率PLPE和电机损耗功率PLEM通常将取决于转换的电功率的量(即，再生制动功率)，并且可由下面的关系(20)、(21)和(22)表示：
PLB＝f(PRecup) (20)
PLPE＝f(PRecup) (21)
PLEM＝f(PRecup) (22)
上面的函数关系可通过测试获得。如上面的段落所概述的，损耗功率PL是回收功率的函数，并且因此将可针对多个不同的再生制动功率等级PRecup-1、PRecup-2、……、PRecup-n计算多个损耗能量值EL-1、EL-2、……、EL-n。这可通过利用上面的等式(14)的变型来实现，等式(14)的变型分别利用变量EL和PRecup替换变量ERL和PRL。T0是当前时间，并且T1可被选择(例如，1s、2s、5s)。所述系统将在再生制动功率水平Precup-1、Precup-2、……、Precup-n之中选择给出最低损耗能量的一个作为最佳回收功率水平。
虽然第二再生制动方法将总是确保将以整体最佳效率执行回收，但计算也更加困难。在许多情况下，电动动力传动系统组件的效率和总电动动力传动系统的效率朝着较高的功率水平增大直到最大功率。在这些情况下，第一再生制动方法将产生整体最佳回收曲线。
通过重复地应用方法100，改变的状况(例如，前方检测到的物体不再处于车辆10的路径中、车辆10与前方检测到的物体之间的速度差指示前方检测到的物体正进一步远离车辆10移动等)被考虑。
应理解，图2中的流程图仅用于示意性目的，并且方法100不应被解释为局限于图2的流程图。方法100的一些步骤可被重新排列，而其它步骤可被完全省略。
参照图3和图4，示出了示例性曲线图，所述示例性曲线图描绘了通过对车辆进行减速以将车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob减小到零同时将车辆10到前方检测到的物体的距离从初始距离减小到最小需要距离dmin而经由再生制动回收的动能的量。在图3和图4中描绘的再生制动事件分别发生在“低动能状况”期间。如果车辆根据线性减速曲线进行减速，则在“低动能状况”期间到前方检测到的物体的距离与车辆速度Vveh之比使得所述系统将不超过电动动力传动系统再生回收功率限制。在两个曲线图中的时间t0处，车辆位于距前方检测到的物体的初始距离处，并且车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob具有起始值或初始值。在两个曲线图中的时间t1处，当获得最小需要距离dmin时，车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob减小到零。
图3中的曲线图200示出了在时间t0与t1之间通过以线性加速率(或基准减速率)alinear对车辆10进行减速而经由再生制动回收的动能的量。车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob由线202描绘，车辆10与前方检测到的物体之间的相对距离的减小由线204描绘，再生制动功率(或回收功率)由线206描绘，通过再生制动回收的总能量由线208描绘。线性加速率alinear等于车辆10与前方检测到的物体之间的速度差202的斜率。可仅使用再生制动(即，M/G 18施加制动力而摩擦制动器60不施加制动力)对车辆10进行减速。然而，由于仅通过再生制动以恒定速率进行减速，因此再生制动低于最大再生制动加速率aregen(max)并在时间t1处稳定地减小到零。在时间t1处，示出了可通过以恒定速率(即，线性加速率alinear)对车辆进行减速以将车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob减小到零同时获得最小需要距离dmin而经由再生制动在低减速度状况下回收的能量的总量。
图4中的曲线图300示出了在“低动能”状况下在时间t0与t1之间通过根据方法100对车辆10进行减速而经由再生制动回收的动能的量。车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob由线302描绘，车辆10与前方检测到的物体之间的相对距离的减小由线304描绘，再生制动功率(或回收功率)由线306描绘，通过再生制动回收的总能量由线308描绘。在时间t0与t2之间的第一时间段期间，仅通过再生制动以第一减速率对车辆进行减速。该第一减速率可以是根据第一再生制动方法的最大再生制动加速率aregen(max)或根据第二再生制动方法的最佳再生制动加速率aregen(opt)，两种方法均在上文被描述。在“低动能”状况下，该初始制动率通常低于线性制动率。在t2处，状况112(当前距离dcur与最小需要距离dmin之间的差大于或等于车辆10在当前车速下的滑行距离dRL)被满足。随后，在时间t0与t2之间的第一时间段之后，在时间t2与t1之间的第二时间段期间，车辆10仅通过滑行(即，通过道路负载、道路坡度、空气动力学阻力等进行减速)进行减速，这导致车辆10以小于线性加速率alinear的第二减速率进行减速。车辆10的减速率等于曲线图300上描绘的任意时间段期间车辆10与前方检测到的物体之间的速度差302的斜率。由于道路、风或其它状况可能改变，所以当车辆正在滑行时，考虑到这些改变，可能存在一个或更多个短期的回收制动和/或轻微加速。回收能量的增大归因于道路负载的能量损耗的减小。
参照图5和图6，示出了示例性曲线图，所述示例性曲线图描绘了通过对车辆进行减速以将车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob减小到零同时将车辆10到前方检测到的物体的距离从初始距离减小到最小需要距离dmin而经由再生制动回收的动能的量。图5和图6中描绘的再生制动事件均发生在“高动能”状况下。在“高动能”状况期间，如果车辆根据线性减速曲线进行减速，则车辆到前方检测到的物体的距离与车辆速度Vveh之比使得所述系统将开始超过电动动力传动系统回收功率限制。在两个曲线图中的时间t0处，车辆位于距前方检测到的物体的初始距离处，并且车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob具有起始值或初始值。在两个曲线图中的时间t1处，当获得最小需要距离dmin时，车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob减小到零。
图5中的曲线图500示出了在时间t0与t1之间通过对车辆10以线性加速率(或基准减速率)alinear进行减速而经由再生制动回收的动能的量。车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob由线502描绘，车辆10与前方检测到的物体之间的相对距离的减小由线504描绘，再生制动功率(或回收功率)由线506描绘，摩擦制动功率由线508描绘，总制动功率(再生制动加摩擦制动)由线510描绘，通过再生制动回收的总能量由线512描绘。线性加速率alinear等于车辆10与前方检测到的物体之间的速度差502的斜率。由于在第一时间段期间需要的总制动功率(为了保持线性减速率)超过最大再生制动加速率aregen(max)，因此为了保持线性加速率alinear，在t0与t2之间的第一时间段期间使用摩擦制动来对车辆10进行减速。在时间t2与t1之间并且在第一时间段之后的第二时间段期间，由于第二时间段期间需要的总制动功率不超过最大再生制动加速率aregen(max)或者处于由车辆操作者设置或受安全状况限制的速率，因此车辆10仅通过再生制动进行减速(即，时间t2与t1之间的再生制动功率506等于总制动功率510)。然而，在第二时间段期间，为了保持线性加速率alinear，再生制动的量从最大速率持续减小到零。在时间t1处，示出了可通过对车辆以恒定速率(即，线性加速率alinear)进行减速以在获得最小需要距离dmin时将车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob减小到零而经由再生制动在高减速状况下回收的能量的总量。
图6中的曲线图600示出了在“高动能”状况下在时间t0与t1之间通过根据方法100对车辆10进行减速而经由再生制动回收的动能的量。车辆10与前方检测到的物体之间的速度差Vveh-Vob由线602描绘，车辆10与前方检测到的物体之间的相对距离的减小由线604描绘，再生制动功率(或回收功率)由线606描绘，摩擦制动功率由线608描绘，通过再生制动回收的总能量由线610描绘。在t0与t2之间的第一时间段期间，车辆仅通过再生制动以小于线性加速率alinear的第一减速率进行减速。该第一减速率可以是根据第一再生制动方法的最大再生制动加速率率aregen(max)或根据第二再生制动方法的最佳再生制动加速率aregen(opt)，使得动力传动系统可以在时间t0与t2之间产生最大再生制动功率PEL_max。在“高动能”状况下，该初始制动率通常低于线性制动率。可选地，如上所述，车辆10可以以由车辆操作者设置或受安全状况限制的速率进行减速。在t0与t2之间的时间段之后，在时间t2与t1之间的第二时间段期间，车辆10通过再生制动和摩擦制动的组合进行减速，这导致车辆10以大于线性加速率alinear的第二减速率进行减速。在时间t2与t1之间的第二时间段的第一部分期间使用摩擦制动，而在整个第二时间段期间以及在时间t0与t2之间使用再生制动。在时间t2与t1之间的第二时间段的大部分期间，可保持最大再生制动加速率aregen(max)或由车辆操作者设置或受安全状况限制的速率。然而，再生制动最终沿着线性路径在t1处减小到零，从而使车辆10以大于线性加速率alinear的第二减速率保持减速。车辆10的减速率等于在曲线图600上描绘的任何时间段期间的车辆10与前方检测到的物体之间的速度差602的斜率。当与以线性加速率(或基准减速率)alinear对车辆进行减速比较时，通过在制动操纵的早期阶段避免摩擦制动而回收到额外的能量。当与在时间t0与t1之间的线性加速率alinear比较时，回收能量的增加源自当车辆10根据方法100进行减速时摩擦制动的能量损耗的减小。
应理解，在此描述的车辆构造仅仅是示例性的，并且不意在限制。其它混合动力或电动车辆构造应该被解释为在此所公开的。其它车辆构造可包括但不限于：串联混合动力车辆、并联混合动力车辆、串并联式混合动力车辆、电池操作的电动车辆(BEV)或本领域普通技术人员已知的任何其它车辆构造。
说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可组合各个实施例的特征以形成可能未明确描述或示出的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望特性，各个实施例可能已被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体的应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (20)

1.一种车辆系统，包括：
控制器，被配置为：响应于车辆与前方检测到的物体之间的速度差，在第一时间段期间仅经由再生制动以第一速率对车辆进行减速，并且在第一时间段之后的第二时间段期间以第二速率对车辆进行减速，以将到前方检测到的物体的距离从初始距离减小到最小距离，
其中，所述控制器在高能量状况下将第一速率设置为小于第二速率的值，在所述高能量状况下，通过根据基准速率对车辆进行减速，到前方检测到的物体的距离与车速之比使得再生制动会超过再生制动限制。
2.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述控制器被配置为：在低能量状况下将第一速率设置为大于第二速率的值，在所述低能量状况下，通过根据基准速率对车辆进行减速，到前方检测到的物体的距离与车速之比使得再生制动不会超过再生制动限制。
3.如权利要求2所述的车辆系统，其中，第一速率大于所述基准速率，并且第二速率小于所述基准速率，所述基准速率是会将所述速度差从当前值减小到零并且将到前方检测到的物体的距离从所述初始距离减小到所述最小距离的恒定减速率。
4.如权利要求2所述的车辆系统，其中，所述控制器被配置为：在第二时间段期间，经由车辆滑行以第二速率对车辆进行减速。
5.如权利要求1所述的车辆系统，其中，第一速率小于所述基准速率，并且第二速率大于所述基准速率，所述基准速率是会将所述速度差从当前值减小到零并且将到前方检测到的物体的距离从所述初始距离减小到所述最小距离的恒定减速率。
6.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述控制器被配置为：在第二时间段期间，经由摩擦制动以第二速率对车辆进行减速。
7.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述控制器被配置为：在第二时间段期间，经由再生制动和摩擦制动的组合以第二速率对车辆进行减速。
8.如权利要求1所述的车辆系统，还包括被配置为在再生制动期间对电池进行再充电的电机，其中，以第一速率对车辆进行减速使电机的再生制动功率最大化。
9.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述控制器被配置为：当获得所述最小距离时，将所述速度差减小到零。
10.一种再生制动方法，包括：
响应于车辆与前方检测到的物体之间的速度差，在第一时间段期间仅经由再生制动以第一速率对车辆进行减速，并且在第一时间段之后的第二时间段期间以第二速率对车辆进行减速，以将到前方检测到的物体的距离从初始距离减小到最小距离，
其中，在高能量状况下，将第一速率设置为小于第二速率的值，在所述高能量状况下，通过根据基准速率对车辆进行减速，到前方检测到的物体的距离与车速之比使得再生制动会超过再生制动限制。
11.如权利要求10所述的方法，还包括：在低能量状况下，将第一速率设置为大于第二速率的值，在所述低能量状况下，通过根据基准速率对车辆进行减速，到前方检测到的物体的距离与车速之比使得再生制动不会超过再生制动限制。
12.如权利要求11所述的方法，其中，第一速率大于所述基准速率，并且第二速率小于所述基准速率，所述基准速率是会将所述速度差从当前值减小到零并且将到前方检测到的物体的距离从所述初始距离减小到所述最小距离的恒定减速率。
13.如权利要求11所述的方法，其中，在第二时间段期间，经由车辆滑行以第二速率对车辆进行减速。
14.如权利要求10所述的方法，其中，第一速率小于所述基准速率，并且第二速率大于所述基准速率，所述基准速率是会将所述速度差从当前值减小到零并且将到前方检测到的物体的距离从所述初始距离减小到所述最小距离的恒定减速率。
15.如权利要求10所述的方法，其中，在第二时间段期间，经由摩擦制动以第二速率对车辆进行减速。
16.如权利要求10所述的方法，其中，在第二时间段期间，经由再生制动和摩擦制动的组合以第二速率对车辆进行减速。
17.如权利要求10所述的方法，其中，当获得所述最小距离时，将所述速度差减小到零。
18.一种车辆，包括：
发电机；
控制器，被配置为：响应于到前方检测到的物体的距离和车辆速度使得以基准速率进行的再生制动会超过再生制动限制，经由发电机以第一速率对车辆进行减速，并且随后以大于第一速率的第二速率对车辆进行减速，所述基准速率用于保持车辆与前方检测到的物体之间的最小距离。
19.如权利要求18所述的车辆，还包括摩擦制动器，其中，经由再生制动和摩擦制动的组合以第二速率对车辆进行减速。
20.如权利要求18所述的车辆，其中，第一速率小于所述基准速率，并且第二速率大于所述基准速率，所述基准速率是会将车辆与前方检测到的物体之间的速度差从当前值减小到零并且将到前方检测到的物体的距离从初始距离减小到所述最小距离的恒定减速率。
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