CN108068794A - 针对再生制动的升挡控制 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及针对再生制动的升挡控制。一种车辆包括动力传动系统和控制器。动力传动系统包括机械连接到电机并被构造为在车轮和电机之间传递扭矩的传动装置。传动装置具有被构造为通过换挡来建立传动比的齿轮箱。控制器被配置为响应于具有落在响应于具有落在传动装置换挡窗口内的定时的预期的再生制动事件的指示，防止传动装置的离合器分离直到应用加速器踏板或消除所述指示的首次发生为止，以禁止由齿轮箱的换挡计划引起的换挡。

Description

针对再生制动的升挡控制
技术领域
本公开涉及与预期的制动事件有关的传动装置换挡控制。
背景技术
再生制动用在许多混合动力车辆和电动车辆上以在制动事件期间产生电力。在这些事件期间，扭矩通过传动系传递到发电机。传动系可包括液力耦合器或变矩器和变矩器旁通离合器。旁通离合器比变矩器更有效地传递扭矩。升挡请求可使离合器分离，从而降低在再生制动期间扭矩传递的效率和产生的电力。
发明内容
一种车辆包括控制器，控制器响应于加速器踏板松开和具有落在传动装置升挡时间窗口内的定时的预期的再生制动事件的指示，防止传动装置的离合器分离直到重新应用加速器踏板或消除所述指示的首次发生为止，以禁止由加速器踏板松开引起的传动装置升挡。
一种方法包括响应于加速器踏板的松开和具有落在传动装置升挡时间窗口内的定时的预期的再生制动事件的指示，通过控制器防止传动装置的离合器分离直到重新应用加速器踏板或消除所述指示的首次发生为止，以禁止由加速器踏板松开引起的传动装置升挡。
一种车辆包括动力传动系统，动力传动系统包括机械连接到电机并在车轮和电机之间传递扭矩的传动装置。所述传动装置具有齿轮箱，所述齿轮箱通过换挡来建立传动比。所述车辆还包括控制器，控制器响应于具有落在传动装置的换挡窗口内的定时的预期的再生制动事件的指示，防止传动装置的离合器分离直到应用加速器踏板或消除所述指示的首次发生为止，以禁止由齿轮箱的换挡计划引起的换挡。
附图说明
图1是混合动力电动车辆的概况；
图2是示出车辆的高程和基于道路坡度的制动事件的预测的曲线图；
图3是基于道路坡度的制动事件预测方法的流程图；
图4描绘了使用LiDAR或RADAR来测量车头距离的制动预测方法；
图5是基于车头距离的制动事件预测方法的流程图；
图6描绘了使用V2V、V2I或V2X的制动预测方法；
图7是基于车辆至基础设施通信的制动事件预测方法的流程图；
图8是描绘变矩器离合器接合压力、估计的变矩器离合器接合压力、再生制动扭矩估计和制动器状态的组合图；
图9是用于使由发电机接收的再生扭矩最大化的变矩器离合器接合压力控制策略的流程图；
图10是发电机的一组功率-扭矩-转速曲线；
图11是描绘估计的制动事件和传动装置升挡禁止的组合时序图；
图12是描绘用于传动装置升挡禁止的算法的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例，其他实施例可采取各种替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可与一个或更多个其他附图中示出的特征结合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可以期望用于特定应用或实施方式。
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示出了部件之间的代表性关系。部件在车辆内的物理布局和定向可以变化。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，传动装置16可被称作模块化混合动力传动装置(MHT)。如将要在下面进一步详细描述的，传动装置16包括诸如电动马达/发电机(M/G)18的电机、关联的牵引电池20、变矩器22以及多级阶梯传动比自动变速器或齿轮箱24。
发动机14和M/G 18均是用于HEV 10的驱动源。发动机14通常代表可包括内燃发动机(诸如，由汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或者燃料电池的动力源。当发动机14与M/G18之间的分离离合器26至少部分地接合时，发动机14产生发动机功率和供应至M/G 18的相应的发动机扭矩。M/G 18可由多种类型的电机中的任何一种来实施。例如，M/G 18可以是永磁同步马达。如将在下面描述的，电力电子器件56将由电池20提供的直流(DC)电力调节至符合M/G 18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到M/G 18或从M/G 18到发动机14的动力流动是可能的。例如，分离离合器26可接合并且M/G 18可作为发电机运转，以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能转换为电能以存储在电池20中。分离离合器26还可分离，以将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离，使得M/G 18可充当用于HEV 10的唯一驱动源。轴30延伸穿过M/G 18。M/G 18连续可驱动地连接到轴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和变速器输入轴32之间提供液力耦合。当泵轮旋转得比涡轮快时，变矩器22将动力从泵轮传输至涡轮。涡轮扭矩和泵轮扭矩的大小通常取决于相对转速。当泵轮转速和涡轮转速的比值足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的倍数。还可设置变矩器旁通离合器34，变矩器旁通离合器34在接合时使变矩器22的泵轮和涡轮摩擦地或机械地结合，从而允许更高效的动力传递。变矩器旁通离合器34可作为起步离合器操作，以提供平稳的车辆起步。可选地或结合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器34的应用而言，可在M/G 18与齿轮箱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通常被称作上游离合器，而起步离合器34(可以是变矩器旁通离合器)通常被称作下游离合器。
齿轮箱24可包括齿轮组(未示出)，齿轮组通过诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件的选择性接合而选择性地置于不同的传动比，以建立期望的多个离散或阶梯传动比。可以通过使齿轮组的特定元件连接和分离的换挡计划来控制摩擦元件，以控制变速器输出轴36与变速器输入轴32之间的传动比。齿轮箱24基于各种车辆工况和环境工况而通过关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(PCU)50)自动地从一个传动比变换到另一个传动比。然后，齿轮箱24将动力传动系统的输出扭矩提供到输出轴36。
应当理解，与变矩器22一起使用的液压控制式齿轮箱24仅是齿轮箱或变速器装置的一个示例；接收来自发动机和/或马达的输入扭矩然后以不同的传动比将扭矩提供至输出轴的任何多级传动比齿轮箱都是可接受用于本公开的实施例的。例如，齿轮箱24可以通过包括一个或更多个伺服马达以沿换挡导轨(shift rail)平移/旋转换挡拨叉以选择期望的传动比的机械式自动(或手动)变速器(AMT)来实现。如本领域普通技术人员通常理解的，AMT可用在(例如)具有较高扭矩需求的应用中。
如图1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的相应车桥44驱动一对车轮42。差速器在允许轻微的速度差异的同时(诸如，在车辆转弯时)向每个车轮42传递大体上相等的扭矩。不同类型的差速器或类似的装置可用于将来自动力传动系统的扭矩分配到一个或更多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可根据(例如)特定的操作模式或条件而变化。
动力传动系统12还包括关联的动力传动系统控制单元(PCU)50。虽然示出为一个控制器，但是PCU 50可以是更大的控制系统的一部分并且可由遍布车辆10的各种其它控制器(诸如，车辆系统控制器(VSC))来控制。因此，应当理解，动力传动系统控制单元50和一个或更多个其它的控制器能够统称为“控制器”，其响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器，以控制多个功能，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、选择或计划传动装置换挡等。控制器50可包括与各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单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括(例如)只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是一种可用于在CPU掉电时存储各种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以使用多个已知存储器装置(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(这些数据中的一些代表可由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令)的任何其它电、磁、光学或组合的存储装置)中的任何一种来实现。
控制器经由输入/输出(I/O)接口与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，该I/O接口可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。替代地，一个或更多个专用硬件或固件芯片可用于在特定的信号被供应到CPU之前调节并处理所述特定的信号。如图1的代表性的实施例总体上示出的，PCU 50可将信号传输到发动机14、分离离合器26、M/G 18、起步离合器34、传动装置齿轮箱24和电力电子器件56和/或从上述部件接收信号。虽然没有明确地示出，但是本领域普通技术人员将认识到位于以上标示的每个子系统中可由PCU 50控制的各种功能或组件。可利用由控制器执行的控制逻辑直接或间接地致动的参数、系统和/或组件的代表性示例包括燃料喷射正时、速率、持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(用于火花点火式发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD)组件(诸如交流发电机)、空调压缩机、电池充电、再生制动、M/G操作、用于分离离合器26、起步离合器34以及传动装置齿轮箱24的离合器压力等。经由I/O接口的传感器通信输入可用于指示(例如)涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机转速(RPM)、车轮速度(WS1、WS2)、车速(VSS)、冷却剂温度(ECT)、进气歧管压力(MAP)、加速器踏板位置(PPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、空气温度(TMP)、排气氧(EGO)或其它排气组分浓度或存在性、进气流量(MAF)、传动装置挡位、传动比或模式、变速器油温(TOT)、传动装置涡轮转速(TS)、变矩器旁通离合器(TCC)34状态、减速或换挡模式(MDE)。
由PCU 50执行的控制逻辑或功能可由一个或更多个附图中的流程图或类似图表来表示。这些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)实现的代表性的控制策略和/或逻辑。如此，示出的各种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被省略。尽管并不总是明确地示出，但是本领域普通技术人员将认识到，根据所使用的特定处理策略，所示出的一个或更多个步骤或功能可以重复执行。类似地，所述的处理顺序对于实现本文所述的特征和特点而言并不是一定需要的，而是为了便于说明和描述而提供的。控制逻辑可以主要在由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，PCU 50)执行的软件中实现。当然，根据具体应用，控制逻辑可以在一个或更多个控制器中的软件、硬件或软件与硬件的组合中实现。当在软件中实现时，控制逻辑可设置在一个或更多个计算机可读存储装置或介质中，该计算机可读存储装置或介质存储有代表由计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可包括多个已知物理装置中的一个或更多个，所述物理装置使用电、磁和/或光学存储器来保存可执行指令和相关联的校准信息、操作变量等。
车辆的驾驶员使用加速器踏板52来提供需求的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和释放踏板52产生可被控制器50分别解读为需要增加动力或减小动力的加速器踏板位置信号。至少基于来自踏板的输入，控制器50命令来自发动机14和/或M/G 18的扭矩。控制器50还控制齿轮箱24中的换挡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。类似于分离离合器26，变矩器旁通离合器34能够在接合位置和分离位置之间的范围内调节。除了由泵轮与涡轮之间的液力耦合产生可变打滑之外，上述调节在变矩器22中也产生可变打滑。替代地，根据特定的应用，变矩器旁通离合器34可操作为锁止或断开，而不使用被调节的操作模式。
为了利用发动机14驱动车辆，分离离合器26至少部分地接合，以将发动机扭矩的至少一部分通过分离离合器26传递到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可以通过提供额外的动力使轴30转动来辅助发动机14。这种操作模式可被称作“混合动力模式”或“电动辅助模式”。
为了使M/G 18作为唯一的动力源而驱动车辆，除了分离离合器26使发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离以外，动力流动保持不变。在此期间，发动机14中的燃烧可被禁止或以其它方式关闭发动机以节省燃料。牵引电池20通过线路54将所储存的电能传递到可包括(例如)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电压转换为供M/G 18使用的AC电压。PCU 50命令电力电子器件56将来自电池20的电压转换为提供到M/G18的AC电压，以向轴30提供正扭矩或负扭矩。这种操作模式被称作“纯电动”操作模式。
在任何操作模式中，M/G 18可用作马达并提供用于动力传动系统12的驱动力。或者，M/G 18可用作发电机并将来自动力传动系统12的动能转换为电能以存储在电池20中。例如，当发动机14提供用于车辆10的推进动力时，M/G 18可用作发电机。此外，在再生制动时间期间，M/G 18可用作发电机，在再生制动中，来自旋转车轮42的旋转能经由齿轮箱24回传并被转换成电能而储存在电池20中。
应当理解，图1中示出的示意图仅仅是示例性的而并非意图限制。可考虑使用发动机与马达两者的选择性接合来通过传动装置传递动力的其它构造。例如，M/G 18可相对于曲轴28偏置，可设置额外的马达来启动发动机14，并且/或者，M/G 18可设置在变矩器22与齿轮箱24之间。在不脱离本公开的范围的情况下，可考虑其它构造。
如上所述，MHT实施方式适于通过动力传动系统提供再生制动。再生制动是用于使车辆燃料经济性最大化的关键特征。在再生制动事件期间，传动装置的升挡会使发电机可用的再生制动扭矩显著减小。由于变矩器离合器会分离以允许平稳换挡并且转子的转速会低于与发电机功率相关的最小阈值，因此再生制动扭矩会减小。由于升挡引起的传动比变化，转子的转速会低于与发电机功率相关的最小阈值。
再生制动事件可以从松开加速器踏板52开始。随着驾驶员松开加速器踏板52，PCU50可以随着正扭矩请求的减小而开始减小变矩器离合器34的接合压力。当经历加速器踏板位置的阈值变化时，PCU 50可执行有时称为退出升挡(back-out upshift)的升挡。因为驾驶员请求的扭矩请求会变为负值，所以请求退出升挡。退出升挡能够提高燃料经济性。
随着PCU 50准备升挡事件，TCC接合压力可以降低到标称值。当TCC 34的接合压力减小时，离合器34扭矩传递的容量降低。再生制动器致动将导致通过摩擦制动器实现的剩余扭矩(即，所需的扭矩大于离合器的容量)。PCU可以尝试增大离合器的接合压力，直到TCC34的接合压力达到能够传递再生制动扭矩的容量。在改变接合压力的需求和接合压力实现期望容量之间存在显著的延迟。因此，预先增大接合压力将确保通过离合器的扭矩实现而不是摩擦制动器。这允许再生制动实现制动请求期间所需求的扭矩。诸如PCU 50的控制器可被配置为预测制动事件以使变矩器离合器34为再生制动做准备，并防止再生制动利用不足。
在退出升挡事件中，PCU 50使传动装置升挡以降低发动机或驱动轴的转速。如下文将示出的，用于马达发电机的功率曲线对于特定的扭矩和转速值具有限制的功率输出。电机可能无法将所有的能量转换成电。诸如PCU 50的控制器可被配置为预测制动事件以防止升挡发生。该防止可响应于退出升挡(back-off upshift)或其他升挡事件而发生。该防止还可基于加速器踏板松开而发生。
控制器可被配置为预测制动事件以使变矩器离合器34为再生制动做准备。可以使用各种方法进行预测。预测算法可以滚动并连续或基于触发事件发起。例如，预测算法可以连续地更新用于预测的参数。在另一实施例中，算法可以基于触发(例如，加速器踏板抬起或松开)而预测制动事件。
可以使用道路坡度来预测制动事件。地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)可以识别车辆的位置和地形。一时间段内的平均道路坡度与当前道路坡度之间的比较可以提供未来的再生制动事件的预测。所述时间段可以在tstart开始。加速器踏板抬起可发起tstart。加速器踏板位置具有数值上大于阈值的负变化率可发起tstart。例如，如果在短时间内加速器踏板被抬起一半，则所述时间段可以初始化。所述时间段可以具有Δt的长度，使tend＝tstart+Δt。所述时间段可以等于换挡事件的平均执行时间。如公式1所示，将平均道路坡度减去当前道路坡度与阈值(threshold，可以是-0.005)进行比较。可以在tstart时钟周期之前的时钟周期期间测量
可以基于经验数据任意地设定所述阈值以满足性能需求。所述阈值还可以是当前道路坡度的函数。这意味着，所述阈值可随着当前道路坡度的变化而变化。还可以基于传动系阻力常数(例如，基于车辆滚动阻力和空气动力阻力的系数)来调整所述阈值。例如，当传动系阻力常数大于平均道路坡度和当前道路坡度的差值时，再生制动事件可以不被预测到。
还可以连续地实施道路坡度预测方法。与其等待加速器踏板抬起，控制器可以连续地获得用于预期车辆路线的道路坡度信息，并计算滚动平均值。连续计算可以提供改进的响应时间，并且在满足公式1的事件下设置再生制动预测标志。可以以tstart为当前时间计算滚动平均值。在另一实施例中，可以以tstart为过去的计算滚动平均值。例如，如果Δt为1秒，则tstart将等于过去的半秒。
道路坡度预测方法可不只是预测制动事件的二元(binary)指示。例如，可以使用道路坡度预测方法来估计制动事件的负扭矩。如下面进一步详细描述的，所述估计可以与二元的指示组合使用以准备变矩器离合器。道路坡度估计方法可以是车辆的平均道路坡度与当前道路坡度之间的差和当前道路坡度的函数。例如，具有高的高程且在陡的下坡上行驶的车辆将比具有低的高程且在缓的下坡上行驶的车辆需要总体上更强的制动事件。可以考虑其他因素(例如，滚动阻力、重量、空气动力学阻力)来确定负制动扭矩。该估计还可以基于根据各种因素将道路坡度量化为估计的制动扭矩的查找表。这些因素中的一种可以是平均扭矩估计，平均扭矩估计是基于当前道路坡度和在Δt时间内平均道路坡度与当前道路坡度之间的差的。
可以使用自适应巡航控制(ACC)来预测制动事件。ACC用在现代车辆中，以基于一排或一组车辆设置巡航控制设置。例如，一排车辆中的第二辆汽车可以通过计算车头距离(headway range)和距离变化率(range rate)来从前方汽车获得巡航控制参数。可以使用电磁波和光学器件(例如，LiDAR，RADAR)来测量距前车的距离。该计算提供因接近其他车辆而需要制动的指示。可以基于车头距离来指示制动预测。如果车头距离小于或等于预定阈值，则预测制动事件。
如果车头距离(x)大于预定阈值，则控制器可以估计车头距离(x)和车头距离的变化率以进行预测。可以使用数值方法(例如，运动平均值)来预测距离变化率。该变化率可以在从加速器踏板抬起开始的时间段内计算，或者该变化率可以是滚动速率。例如，控制器可以使用在加速器踏板抬起事件之前的一秒开始并在加速器踏板抬起事件结束的时间窗口来计算距离变化率。然后，控制器可以使用公式2预测是否将应用制动器踏板。
其中，x是车头距离，是在时间t时的车头距离的变化率或是在前一个时间范围内的平均值，Δt是用于确定将来的车头距离Δt的外推周期。将预测的车头距离与阈值进行比较以预测制动事件。
可以使用车辆到车辆(V2V)或车辆到基础设施(V2I)通信(通常称为V2X)来预测制动事件。V2X通信可以与ACC方法组合使用。此外，V2X预测可以包括交通流量监测系统。例如，可以基于与交通状况(例如，堵塞、事故)的接近度来预测制动事件。以60MPH靠近一组不动车流(standing traffic)的车辆可能需要制动，因此可用于准确预测制动事件。可以使用任何指示或建模技术来预测是否将发生制动事件。作为另一示例，快速靠近交叉路口处的交通指示器或停车灯的车辆可接收到指示器状态的指示，以在到达交叉路口之前提示制动事件的预测。其他指示或建模技术可以组合或整体地包括驾驶员的过去驾驶历史、行程的预期路线的历史交通数据或路线的速度限制。
ACC和V2X方法可以预测多于二元的制动事件指示。例如，ACC和V2X方法可用于估计制动事件的负扭矩。如下面进一步详细描述的，所述估计可以与二元的指示组合使用以准备变矩器离合器。所述方法可以是车头距离和距离变化率的函数。例如，具有小的车头距离和大的变化率的车辆将需要具有比具有大的车头距离和小的变化率的车辆总体上更强的制动扭矩。可以考虑其他因素来确定负制动扭矩(例如，滚动阻力、重量、空气动力阻力)。V2X方法可以使用车速和道路坡度来估计制动事件的负扭矩。例如，具有高速和负道路坡度的车辆可能比具有低速和平坦的道路坡度的车辆需要更高的制动扭矩。
可以使用上述各种预测和估计方法的组合来确定制动事件或制动事件扭矩。例如，可以使用决策方法以及可靠性值来估计制动事件预测的可靠性，并且决策过程或算法可以将输出判定为预测标志。例如，如果道路坡度方法和ACC方法确定在加速器踏板松开事件之后制动事件是可能的，但是V2X方法确定不是，则系统可以评估数据的可靠性以确定最佳预测。信息的可靠性可以是基于阈值和输入参数之间的距离的。例如，会产生高度可靠的信息。
可以使用本领域技术人员已知的任何其它方法或其组合来预测制动事件。该预测可以基于触发事件(例如，加速器踏板抬起)发生，或者可以使用连续预测。上述方法对应于一般的二元(例如，ON、OFF)结果。该结果可以被扩展以包括非二元的定性信息，其可以用于设置如下面讨论的接合压力值。
基于上述制动事件预测，变矩器离合器34可以为再生制动事件做准备。变矩器离合器34可以被锁止或具有非常小的打滑，这允许变矩器离合器基于接合压力传递传动系扭矩而没有实质的损失。加速度和速度维持所需的正扭矩通常小于再生制动事件所需的负扭矩。变矩器离合器未捕获的任何超额扭矩都由摩擦制动器来处理。作为过度简化的具体示例，在再生制动事件期间具有与75Nm的扭矩传递相匹配的接合压力的变矩器离合器将传递传动系制动扭矩需求100Nm中的75Nm。摩擦制动器将消耗剩余的25Nm的扭矩。
为了捕获损失到摩擦制动器的25Nm扭矩，变矩器离合器通过将变矩器离合器的接合压力增加到加速器踏板事件之前的扭矩传递阈值或相应的扭矩传递阈值以上来为制动事件做准备。
由于与动力传动系统相关的限制，再生制动扭矩估计可能与来源于制动事件的全部制动扭矩发生偏离。例如，高压电池可能无法接受车辆减速所能获得的全部能量。此外，电机可能无法管理再生事件所需的所有扭矩。在这些情况下，再生制动扭矩估计可以等于来源于制动事件的全部制动扭矩的一部分。
在至少一个实施例中，接合压力可以增大到与加速器踏板位置所需的正扭矩相关联的先前接合压力。接合压力可以增大到大于或等于在加速器踏板变化事件之前的接合压力的水平。例如，接合压力可以与变矩器离合器传递75Nm的扭矩相对应，其等于维持特定车辆速度所需的正扭矩。当抬起加速器踏板时，PCU可减小接合压力。如果预测到制动事件或者预测标志为真，则PCU可使接合压力增大到加速器踏板抬起事件之前的压力。这意味着，PCU将预期到再生制动事件而使接合压力增大到对应于75Nm扭矩的压力，从而允许全部的制动扭矩由再生制动捕获而不是由再生制动和摩擦制动捕获。
接合压力可以增大到与对应于先前压力的压力相关的阈值，而不是精确值。例如，接合压力可以增大到先前压力的数倍。继续该示例，PCU可以使用对应于75Nm正扭矩的先前接合压力，并且在预期到再生制动事件时将接合压力增大到对应于150Nm负扭矩的压力。增大的压力提供了提高的安全裕度，以确保所有的制动能量用于发电。虽然给定的示例使离合器的扭矩传递容量加倍，但是可以使用不同的因素来提高所获得的再生制动能量。
可以使用算法来确定先前的正扭矩。例如，可以使用五秒的窗口来检测先前的正扭矩。控制器可以确定先前接合压力窗口的最大值，并使用该值来设定用于在制动事件之前的接合压力的值。由于急剧的接合压力下降指示加速器踏板的预期松开，因此控制器可以在接合压力急剧下降之前的窗口期间使用先前的接合压力的平均值。可以使用各种方法来确定先前的接合压力值，并且考虑在本公开中。
响应于制动事件预测，可以基于预测估计而不是先前的接合压力来增大变矩器离合器接合压力。在一个实施例中，先前的接合压力可以用作接合压力的最小阈值，并且基于该预测的算法可以估计制动事件所需的可能的负扭矩。
如上所述，可以使用制动事件预测方法来估计制动事件所需的负扭矩。该估计可以用于设定控制器使用的扭矩传递阈值，以设定用于变矩器的接合压力的参考值或期望值。这意味着可以增大变矩器离合器接合压力，以确保基于制动事件的预测使变矩器离合器34响应于更高的负制动扭矩而不打滑。例如，变矩器离合器接合压力可额定为75Nm以传递正扭矩。尽管在许多情况下，变矩器离合器可以为再生制动事件做准备，但车辆加速器踏板状态可能需要检查制动事件预测状态标志。在接收到设置了预测状态标志的指示之后，控制器可以将变矩器离合器接合压力增大到估计的负扭矩阈值之上以为再生制动事件做准备。
在至少一个实施例中，可以禁止升挡事件以防止再生制动期间捕获的能量减少。如果在过渡时间段期间预期到再生制动事件，则传动装置和传动系可以不准备将扭矩请求传递到发电机。还可以禁止升挡以确保再生制动扭矩和速度在全功率曲线内。使用上述方法之一、其他预测方法或其组合，PCU可预期再生制动事件。PCU可需要加速器踏板松开或抬起以允许升挡禁止。PCU可独立于加速器踏板松开操作，并禁止升挡。
升挡事件可以具有相关联的换挡窗口。换挡窗口可以是基于平均换挡时间的。换挡窗口可以基于确保传动系上的扭矩稳定所需的时间。换挡窗口也可以是基于变矩器离合器闭合时间的。换挡窗口可以基于驾驶员历史且被调整以考虑更激进的驾驶员。例如，经常加速和制动的驾驶员可能需要较短的换挡窗口，以提高车辆加速度并限制防止升挡事件。换挡窗口可以限定用于将被预测到的预期的再生制动事件的时间段。例如，如果在换挡窗口内预期到预期的再生制动事件，则PCU可以防止升挡事件。如果再生制动事件被预测到并且在时间窗口之外，则PCU可以允许升挡事件。
换挡窗口可在指示踏板松开或指示换挡事件时开始。换挡事件可具有预期的传动比。预期的传动比可基于传动装置的齿轮箱。预期的传动比可具有相关的驱动轴转速和电机输出轴转速。转速可与车轮速度有关。发电机的输出轴转速可以在电机的特定功率区域内。例如，电机可具有产生更多功率或功率被限制在最大值的发电区域。PCU可被配置为基于当前车轮速度或其他车辆参数来计算预期的输出轴转速和驱动轴转速。如果电机的输出转速偏离或超出发电机的恒定功率区域，则传动装置控制器可以防止换挡事件。超出发电机的恒定功率区域将意味着扭矩请求大于发电机以特定转速可处理的扭矩，或者所需的功率回收大于发电机的容量。换挡可以是升挡或降挡。恒定功率区域可以与由制造商规格限定的电机的基本转速有关。
当预期的再生制动事件处于换挡窗口期间时，PCU可以防止升挡事件。在换挡窗口期间，传动装置可以释放第一离合器并接合第二离合器。在第一离合器的释放期间，传动装置可能经历传递扭矩的大幅减小。传动装置可尝试通过在第一离合器完全释放之前接合第二离合器来挽回损失的扭矩。该过渡时间段限制了传动系传递的可用功率。PCU可被配置为禁止换挡或延迟换挡以确保足够的扭矩传递。换挡可能会基于预测延迟。例如，制动器踏板预测算法可估计再生制动事件可在换挡窗口期间发生。该算法可估计再生制动事件将在换挡窗口之后的短时间段内消退。然后，系统可以决定推迟换挡事件，直到该估计被撤回之后为止。
当预期的再生制动事件在换挡窗口之后时，PCU可以防止升挡事件。升挡后的传动比变化可以减小驱动轴的转速。例如，当操作者抬起加速器踏板以减小加速度但是不希望减小速度时，会发生如上所述的退出升挡事件。升挡可使轴转速减小到发动机扭矩、转速和功率曲线上的全功率传递之下的水平。例如，由于电机的最大扭矩受到限制，发电机可以在低速下以减小的功率水平运转。当预期的再生制动事件在换挡窗口之后时，PCU可以防止升挡。当预期的再生制动事件在换挡窗口之后并且升挡将导致发电机的最大扭矩区域中的轴转速时，PCU也可以防止升挡。
PCU可以防止升挡以确保车轮范畴中的再生扭矩的最大化。由于传动比变化，因此可以在升挡事件之后减小可用于制动的扭矩。与正车辆扭矩类似，可以通过将车辆保持在低挡来增加负扭矩。PCU可以被配置为平衡可用的车轮扭矩并将发电机维持在发电机的最大扭矩区域中。为了充分描述问题，假设可能的扭矩值。例如，如果发电机的最大扭矩为100Nm，则PCU可以基于传动比确保可用于车轮的扭矩超过估计的再生制动扭矩。100Nm的再生扭矩可以对应于第四挡位的500Nm的车轮扭矩和第五挡位的300Nm的车轮扭矩。如果车轮处的估计再生制动扭矩为400Nm，则发电机可能不能容纳全部的再生制动扭矩。为了确保所有的制动扭矩用于发电，PCU可以防止升挡到第五挡，以确保估计的制动扭矩低于可用的车轮扭矩和相应的发电机限制。
现在参照图2，描绘了一对曲线图200。第一曲线图202包括高程曲线204。第二曲线图206包括曲线208。第一曲线图202具有x轴上的时间214和y轴上的高程210。该曲线遵循车辆的假设高程水平。该曲线可符合用于提供GPS数据的车辆信息学。第二曲线图206指示等于特定前视窗口218上的平均梯度的曲线。虽然前视窗口218示出为90秒，但是前视窗口218可以是各种时间段。例如，前视窗口218可以是100毫秒或三分钟。如图所示，窗口218在线216处大约18秒处开始。窗口218计算梯度或道路坡度的平均值。该平均值被连续地计算。随着时间214的推移，所述平均值推进从而提供曲线208。可以如上所述的响应于加速器踏板的松开来计算平均值。当曲线208大于阈值222时，控制器可以将用于制动事件标志的预测或估计设置为真。
现在参照图3，流程图300示出为具有开始302。在步骤304中，控制器可接收tstart。加速器踏板抬起可发起tstart。时间段可具有Δt的长度，使得tend＝tstart+Δt。在步骤306中，控制器获得值以及tstart和tend之间的所有值。在步骤308中，控制器可使用tstart和tend之间的所有值计算平均道路坡度在步骤310中，控制器可比较和之间的差值并将结果与阈值进行比较。如果该差值小于阈值，则在步骤312中将制动器踏板预测标志设置为真。如果该差值大于阈值，则在步骤314中将制动器踏板预测标志设定为假。
现在参照图4，示出了ACC制动事件预测400方法的图示。车辆10发送LiDAR或RADAR信号404。前方车辆402反射该信号。车辆10可以使用返回的信号来计算车头距离406。如果车辆10、402的速度不同，则车头距离406可以改变。车头距离406的变化率可被计算并存储在车辆10、402中一者或二者的寄存器中。
现在参照图5，流程图500示出为具有开始502。在步骤504中，控制器可接收tstart。加速器踏板抬起可发起tstart。时间段可具有Δt的长度，使得tend＝tstart+Δt。在步骤506中，控制器计算初始的车头距离和距离变化率。在步骤508中，控制器将车头距离与阈值进行比较。如果车头距离不大于阈值，则在步骤510中将制动器踏板预测标志设置为真。如果车头距离大于阈值，则在步骤512中控制器可以将车头距离和距离变化率的组合与阈值进行比较。如果车头距离和距离变化率与Δt的乘积之和不大于阈值，则在步骤510中控制器将制动预测标志设置为真。如果车头距离和距离变化率与Δt的乘积之和大于阈值，则在步骤514中控制器将制动预测标志设置为假。
现在参照图6，示出了V2X制动器踏板预测情况600。该图示出了车辆10正在接近V2I发射器604。V2I发射器604可以是交通灯或其他交通指示器。V2I发射器604和车辆可以共同确定所需的制动器启动时间，以便在到达V2I发射器604之前使车辆10停止。该通信将允许控制器基于车辆10与V2I发射器604的接近度来预测制动事件。
现在参照图7，流程图700示出为具有开始702。在步骤704中，控制器可接收tstart。加速器踏板抬起可发起tstart。时间段可具有Δt的长度，使得tend＝tstart+Δt。在步骤706中，使用线性表示法利用tstart和tend预测车速。例如，如果车速必须在车辆与V2I发射器之间的距离内达到零，则控制器将预期用于在给定距离内达到零的线性斜率。如上所述，也可使用更复杂的方法(其可以包括可用于车辆控制器的其他信息源)预测车速。在步骤708中，计算如在步骤706中讨论的在指定距离中停止的预测减速速率(DecelPre)。在步骤710中，计算平均减速速率。平均减速速率(DecelDRAG)可通过结合车辆滑行阻力和抬起踏板负扭矩来计算。车辆滑行阻力可包括轮胎滚动阻力、空气动力阻力和其它因素。抬起踏板扭矩可以是真实的或是替代的发动机摩擦制动扭矩。在步骤712中，控制器将平均减速速率与用于在V2I装置之前停车的预测减速速率进行比较。换句话说，因为传动系可能用于使车辆减速，所以如果来自传动系的负扭矩将使车辆减速到所需的速度，则不会预测制动事件。在步骤714中，如果制动器踏板将被应用，则设置制动器踏板预测标志。在步骤716中，如果制动器踏板将不被应用，则不设置制动器踏板预测标志。
现在参照图8，示出了组合序列曲线图800。该曲线图具有描绘变矩器离合器接合压力、估计的变矩器离合器接合压力、再生制动扭矩估计和制动器状态的四个水平部分。该曲线图具有描绘车辆传动系中不同过渡时间段的三个竖直部分。部分802描绘了加速器踏板抬起期间的时间段。如变矩器离合器接合压力部分所示，变矩器离合器接合压力曲线810是恒定的，其对应于保持由车辆驾驶员选择的速度图形所需的恒定扭矩。当踏板抬起事件822发生时，曲线810开始下降。曲线810最终可下降到零，指示变矩器接合压力已经降低到零。变矩器离合器接合压力可以只是接近零，但从不达到零。踏板松开的开始可以触发上述方法之一来预测制动事件，或者控制器可以读取预测标志以确定是否预期制动事件。在制动预测标志曲线814的时刻816读取再生制动事件预测标志。如果设置了制动预测标志，则计算估计的变矩器离合器接合压力曲线812。使用数值关系由估计的变矩器离合器接合压力曲线812推导出再生制动扭矩估计曲线813。部分804描绘了增加接合压力以满足估计的制动扭矩大小的时间段。在部分804时间段期间，估计的制动扭矩可以变化。在部分804中，控制器尝试将变矩器接合压力曲线810与估计的变矩器接合压力曲线812进行匹配。如曲线812的向下斜坡所示，估计的制动扭矩接合压力可以变化。估计的接合压力可以用作变矩器离合器接合压力反馈回路的设定点。估计的接合压力也可以用作前馈值。部分806描绘当乘员请求车辆制动时的时间段。变矩器离合器接合压力曲线810随着车辆减速而下降到零。在其他实施例中，根据预测的制动扭矩和实际制动扭矩之间的变化，随着车辆的减速，变矩器离合器接合压力曲线810不降低到零。阴影区域820表示制动预测曲线814被实现。
现在参照图9，流程图900示出为具有开始902。响应于步骤904中的踏板抬起，该过程继续进行。在步骤906中，控制器可接收tstart。加速器踏板抬起可发起tstart。时间段可具有Δt的长度，使得tend＝tstart+Δt。在步骤908中，读取制动事件预测标志。在步骤910中，分析预测以确定制动事件是否可以在给定时间段内发生。如果制动事件预测标志不可用或不在窗口内，则控制器可以在步骤916中继续正常操作。如果制动事件预测标志可用且在窗口内，则控制器可以在步骤912中估计再生制动扭矩估计值，并在步骤914中使变矩器接合压力增大到阈值以上。在另一实施例中，变矩器接合压力可增大到估计的阈值以上。
现在参照图10，示出了扭矩、转速和功率曲线图1000。曲线图1000示出为具有转速轴1002和扭矩轴1004。扭矩轴1004具有包括功率轴1005的第二部分。M/G 18可具有如图所示的正扭矩、负扭矩和转速图形。M/G 18具有全场(“恒扭矩”)区域1006，其中低转速值具有最大扭矩输出。如区域1006的底部所示，恒扭矩区域中的功率限制于扭矩和转速之间的线性关系。一旦转子或驱动轴30的转速超过阈值1014，则M/G 18进入弱场(“恒功率”)区域1008。扭矩和转速跟随区域1008中的凸形线1010变化。在该区域中M/G 18沿线1010处于额定功率(其对应于特定的转速值和扭矩值)。如区域1008的下部所示，功率线1012平稳穿过阈值1014。
现在参照图11，描绘了升挡禁止曲线图1100。升挡禁止曲线图包括加速器踏板位置曲线图1104、传动装置状态曲线图1106、制动器状态曲线图1108和输入转速曲线图1110。曲线图1100中包括的所有曲线图都使用公共时间标尺1102绘制。曲线图1100描绘了升挡禁止控制方案的一个可能的实施方式。在一些实施例中，控制方案可忽略加速器踏板位置。加速器踏板位置曲线图1004具有加速器踏板位置曲线1112。曲线1112示出了来自操作者或控制系统的相对加速需求。操作员可以抬起或松开加速器踏板以减小由曲线1112的下降趋势所示的需求。控制器或PCU可以执行统计计算以确定曲线1112的稳态偏离。曲线1112稳态的偏离如点1114所示。偏离点1114可以被计算为加速器踏板位置的百分比或变化率与位移比例的组合。在一个实施例中，当加速器踏板位置偏离稳态时，控制器可以检查传动装置状态。如果传动装置状态指示升挡事件1116，则控制器可以检查估计的再生制动事件1122。升挡事件指示1116是至更高挡位1118的预测升挡。如果估计的再生制动事件1122的上升边缘1124发生在传动装置升挡时间窗口1120内，则PCU可以防止升挡事件1116。升挡事件可以在时间窗口或换挡窗口1120之前或开始时接收升挡指示。换挡窗口的开始和结束可以是依赖于传动装置和控制系统的。如图所示，传动装置将不会升挡到更高挡位1118。更高挡位1118为发电机产生如输入转速曲线图1110所示的较低的输入转速。输入转速曲线图1110表示较高的马达发电机轴转速1128和基于传动装置状态的较低的马达发动机轴转速1130。在一个实施例中，如下降边缘1126所示，在预期的再生制动事件失效之后，控制器可以升挡。在至少另一实施例中，控制器可以在升挡事件之后估计再生制动事件。例如，估计的再生制动事件1122可以在换挡窗口1120失效之后出现。在这种情况下，如上所述，控制器仍然可以防止升挡事件1116以确保高转速和高扭矩可用于以100％的发电机功率进行再生。控制器可以将换挡窗口加倍，以确保足够高的转速可用于发电机。控制器可以检查在给定窗口内是否估计到再生制动事件，并防止升挡事件1116。
现在参照图12，升挡禁止流程图1200具有开始1202。在步骤1204中，控制器确定加速器踏板是否被抬起。一些实施例可不包括步骤1204。在步骤1206、1208中，系统确定是否满足升挡条件。这些条件可能根据加速器踏板是否被抬起而有所不同。例如，可以基于加速器踏板抬起来预测回退升挡。在步骤1210中，控制器确定传动装置换挡窗口所需要的从tstart到tend的时间量。该窗口可基于许多因素，且系统与系统之间有所不同。该窗口可取决于松开离合器、接合离合器和其他传动装置机构。在步骤1212中，控制器可以估计再生制动事件。在步骤1214中，控制器确定再生制动事件是否在传动装置时间段内发生。在步骤1218中，控制器将防止执行计划的升挡。在步骤1216中，控制器将允许执行计划的升挡。
在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下能够进行各种变化。如前所述，各个实施例的特征可组合，以形成本发明可能没有明确描述或说明的进一步的实施例。虽然各个实施例能被描述为在一个或更多个期望特性方面提供优势或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特点或特性可被折衷，以实现期望的总体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。这样，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术实施方式合意的实施例不在本公开的范围之外，且可期望用于特定应用。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：
控制器，被配置为：响应于加速器踏板松开和具有落在传动装置升挡时间窗口内的定时的预期的再生制动事件的指示，防止传动装置的离合器分离直到重新应用加速器踏板或消除所述指示的首次发生为止，以禁止由加速器踏板松开引起的传动装置升挡。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述防止进一步响应于由升挡引起的预期传动比被预测为使发电机轴的转速减小到发电机的恒定功率区域以下。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述转速小于发电机的基本转速。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述防止进一步响应于由升挡引起的预期传动比被预测为导致与所述事件的估计的再生制动扭矩相关联的车轮扭矩超出发电机的发电功率限制。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述车轮扭矩受到与所述发电机的恒定功率区域的比例关系的限制。
6.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述估计的再生制动扭矩基于平均道路坡度与当前道路坡度之间的差。
7.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述估计的再生制动扭矩基于车头距离及其变化率。
8.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述估计的再生制动扭矩基于预测的减速速率。
9.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述预期的再生制动事件的存在基于平均道路坡度与当前道路坡度之间的差。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述平均道路坡度的时间段从加速器踏板松开开始。
11.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述预期的再生制动事件的存在基于自适应巡航控制车头距离。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述预期的再生制动事件的存在进一步基于所述自适应巡航控制车头距离的变化率。
13.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述预期的再生制动事件的存在基于预测的减速速率。
14.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述预期的再生制动事件的存在进一步基于平均减速速率与所述预测的减速速率之间的差。
15.一种方法，包括：
响应于加速器踏板松开和具有落在传动装置升挡时间窗口内的定时的预期的再生制动事件的指示，通过控制器防止传动装置的离合器分离直到重新应用加速器踏板为止，以禁止由加速器踏板松开引起的传动装置升挡。
16.一种车辆，包括：
动力传动系统，包括机械连接到电机并被构造为在车轮和电机之间传递扭矩的传动装置，所述传动装置具有齿轮箱，所述齿轮箱被构造为通过换挡来建立传动比；
控制器，被配置为：响应于具有落在传动装置的换挡窗口内的定时的预期的再生制动事件的指示，防止传动装置的离合器分离直到应用加速器踏板或消除所述指示的首次发生为止，以禁止由齿轮箱的换挡计划引起的换挡。
17.根据权利要求16所述的车辆，其中，所述换挡窗口基于齿轮箱的平均换挡时间。
18.根据权利要求16所述的车辆，其中，所述防止进一步响应于由换挡引起的预期传动比被预测为使电机的轴的转速减小到电机的恒定功率区域以下。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中，所述转速小于电机的基本转速。
20.根据权利要求16所述的车辆，其中，所述防止进一步响应于由换挡引起的预期传动比被预测为导致与所述事件的估计的再生制动扭矩相关联的车轮扭矩超出电机的发电功率限制。
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