CN108372854A - 用于控制车辆的制动的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制车辆的制动力的装置和方法，其可通过增加车辆中的再生制动率来提高燃料效率。该方法包括：基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量；将所需减速度和可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩；基于蠕变扭矩确定电动机扭矩；通过控制电动机来进行再生制动，以便遵循确定的电动机扭矩；基于蠕变扭矩计算减速扭矩，并且基于减速扭矩计算液压制动的量；以及根据计算的液压制动量来进行液压制动。

Description

用于控制车辆的制动的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制具有发动机和电动机两者的混合动力车辆的制动的方法和装置。
背景技术
环保型车辆(例如混合动力车辆或电动车辆)通常使用电动机和/或发动机的动力。
当驾驶员在环保型车辆行驶时根据路况频繁踩踏制动器时，可能频繁出现车辆的加速/减速。车辆的频繁加速/减速可能增加液压消耗，导致燃料效率降低。
另外，在配备有智能巡航控制(SCC)系统的环保型车辆中，扩大液压制动区域，这可导致减小电动机的再生制动区域并且降低燃料效率。
图5(相关技术)是示出在常规的环保型车辆中由于液压制动引起的再生制动的损失的示意图，再生制动的损失导致燃料效率降低。如图5所示，在液压制动区域与再生制动区域重叠的部分中，液压制动区域侵蚀一部分再生制动区域(燃料效率损失区域)。常规车辆的燃料效率减少与侵蚀面积相同的量。
在SCC模式下，考虑到车辆与其它车辆之间的距离和相对速度，现有的制动控制将液压制动设备的液压预填充至预定水平，使得更快地进行实际制动控制。在理想的预填充条件下，制动盘和制动片应在不接触的情况下保持为彼此非常靠近。然而，在实际的预填充条件下，制动盘和制动片可彼此稍微接触。这导致实际预填充中的无意的液压制动，结果产生由于液压制动而引起的如图5所示的燃料效率损失面积。
发明内容
本发明可通过增加环保型车辆中的再生制动率来提高燃料效率。
根据本发明，一种用于控制车辆的制动的方法，包括：基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量；将所需减速度和可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩；基于蠕变扭矩确定电动机扭矩；通过控制电动机来进行再生制动，以便遵循所确定的电动机扭矩；基于蠕变扭矩计算减速扭矩，并且基于减速扭矩计算液压制动的量；以及根据计算的液压制动量进行液压制动。
通过以下等式(1)至(3)获得可用的蠕变扭矩的量。
<等式1>
电动机的最大蠕变扭矩＝(最大充电扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式2>
电池的最大充电扭矩＝(最大充电功率)*(电池效率)/(电动机速度)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式3>
可用的蠕变扭矩的量＝MAX(电动机的最大蠕变扭矩，电池的最大蠕变扭矩)。
通过以下等式(5)获得电动机扭矩。
<等式5>
电动机扭矩＝(蠕变扭矩)/(变速比*驱动系统效率*电动机效率)
通过以下等式(6)获得电动机扭矩。
<等式6>
减速扭矩＝(电动机扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
通过以下等式(7)获得液压制动量。
<等式7>
液压制动量的大小＝(所需减速度)-(减速扭矩)
基于与其它车辆的相对速度和距离确定所需减速度。
根据本发明的另一方面，一种用于控制车辆的制动的方法，包括：基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量；将所需减速度和可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩；基于蠕变扭矩确定电动机扭矩；通过控制电动机来进行再生制动，以便遵循所确定的电动机扭矩。
通过以下等式(1)至(3)获得可用的蠕变扭矩的量。
<等式1>
电动机的最大蠕变扭矩＝(最大充电扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式2>
电池的最大充电扭矩＝(最大充电功率)*(电池效率)/(电动机速度)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式3>
可用的蠕变扭矩的量＝MAX(电动机的最大蠕变扭矩，电池的最大蠕变扭矩)。
通过以下等式(5)获得电动机扭矩。
<等式5>
电动机扭矩＝(蠕变扭矩)/(变速比*驱动系统效率*电动机效率)
通过以下等式(6)获得电动机扭矩。
<等式6>
减速扭矩＝(电动机扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
根据与其它车辆的相对速度和距离确定所需减速度。
根据本发明的另一方面，一种用于控制车辆的制动的装置，包括：传感器，基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；第一控制器，将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量，将所需减速度和可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩，以及基于蠕变扭矩确定电动机扭矩；第二控制器，通过控制电动机来进行再生制动，以便遵循所确定的电动机扭矩；第三控制器，基于蠕变扭矩计算减速扭矩，基于减速扭矩计算液压制动的量，以及根据计算的液压制动量进行液压制动。
根据本发明的另一方面，一种用于控制车辆的制动的装置，包括：传感器，基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；第一控制器，将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量，将所需减速度和可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩，以及基于蠕变扭矩确定电动机扭矩；以及第二控制器，通过控制电动机来进行再生制动，以便遵循所确定的电动机扭矩。
本发明的方面在于提高环保型车辆中的再生制动率。这使得环保型车辆的燃料效率提高。
附图说明
结合附图，根据下面实施例的描述，本发明的这些和/或其它方面将变得显而易见且更容易理解，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的动力系统和控制系统的示意性框图。
图2是示出根据本发明的实施例的用于提高混合动力车辆中的燃料效率的制动力的生成的框图。
图3是示出根据本发明的实施例的用于控制混合动力车辆的制动的方法的流程图。
图4是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的蠕变扭矩制动的效果的示意图。
图5(相关技术)是示出在常规环保型车辆中由于液压制动引起的导致燃料效率降低的再生制动损失的示意图。
具体实施方式
应当理解本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它的类似术语通常包括：机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车的载客汽车、卡车、各种商用车辆；包括各种小船和轮船的水运工具；飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆以及其它替代燃料车辆(例如，来源于除石油之外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动力车辆。
本文使用的术语仅是为了描述具体实施例的目的，并非旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文清楚地指出其它情况，单数形式“一个”、“一种”以及“所述”也旨在包括复数形式。还应当理解，当术语“包含”和/或“包括”用于本说明书中时，其指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并非排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。贯穿说明书，除非明确地描述相反情况，词语“包括”和例如“包含”或“具有”的变型将被理解为暗示包括所述元件，但不排出任何其它元件。另外，说明书中描述的术语“单元”、“～件”、“～器”和“模块”指代用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可由硬件组件或软件组件以及它们的组合实施。
此外，本发明的控制逻辑可实现为计算机可读介质上的非瞬时性的计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、压缩光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡以及光学数据存储设备。计算机可读介质也可分布在网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式被存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)。
在本发明的描述中，附图和附图中所示的实施例是所公开的发明的优选示例，并且在提交本发明时可存在能够替代本发明的实施例和附图的各种修改。
另外，本发明的附图中使用的相同附图标记或相同符号表示基本实现相同功能的元件。
现在将详细参考本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。
图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的动力系统和控制系统的示意性框图。如图1所示，根据本发明的实施例的混合动力车辆的动力系统和控制系统可包括智能巡航控制系统(SCC)8、混合控制单元(HCU)10、发动机控制单元(ECU)12、电动机控制单元(MCU)14、变速器控制单元(TCU)16、主动混合助推器(AHB)18、发动机20、发动机离合器22、电动机24、变速器26和电池28。
使用作为安装在混合动力车辆上的传感器的混合动力车辆前部的雷达，SCC 8自动地与前方障碍物(例如，正在前方行驶的其它车辆)保持距离。换句话说，车辆以驾驶员设定的速度自动行驶，而不需要驾驶员进行加速器踏板和制动踏板的操作，并且使用雷达自动地与前方的车辆保持距离。
HCU(混合控制单元)10是用于控制混合动力车辆的整体操作的主控制器。HCU 10一体化管理其它控制器的控制动作。具体地，HCU 10利用高速控制区域网络(CAN)通信线路连接每一个控制器，以便彼此进行信息交换。HCU 10进行协同控制，以通过一体化管理来控制发动机20和电动机24的输出扭矩。
ECU 12控制发动机20的整体操作。MCU 14控制电动机24的整体操作。TCU 16控制变速器26的整体操作。
响应于驾驶员对于制动踏板的操作，AHB 18通过电子控制主缸和轮缸来进行混合动力车辆的制动。
发动机20是用于提供使混合动力车辆移动的动力的动力源。发动机20在点火开启状态下输出动力。
发动机离合器22设置在发动机20与电动机24之间。发动机离合器22接收来自HCU10的控制信号，并且根据混合动力车辆的行驶模式选择性地将发动机20或电动机24连接至变速器26。
借助通过逆变器从电池30施加的三相AC电力驱动电动机24以生成扭矩。在惯性行驶的情况下，电动机24操作为发电机以生成再生能量。由电动机24生成的再生能量用于对电池30充电。
根据发动机离合器22的接合和脱离选择的发动机20或电动机24的输出扭矩作为输入扭矩供应至变速器26。根据混合动力车辆的速度和行驶条件来选择变速器26的任意挡位，并且驱动力传递至驱动轮，从而保持混合动力车辆的行驶状态。
电池28由多个单元电池组成。电池28存储用于驱动电动机24的能量(例如，400V至450V的直流电压)。
图2是示出根据本发明的实施例的用于提高混合动力车辆中的燃料效率的制动力的生成的框图。
SCC 8使用雷达基于与前方障碍物(例如，其它车辆)的相对速度和距离来确定混合动力车辆所需的减速度。SCC 8基于与其它车辆的相对速度和距离确定i)减速开始距离，ii)达到其它车辆的速度的距离，iii)到达其它车辆的时间。SCC(8)根据三个因素i)、ii)和iii)确定所需减速度。
HCU 10获得可用的蠕变扭矩的量，其为可由电动机24分别根据电动机24和电池28的最大蠕变扭矩生成的蠕变扭矩(负扭矩)的大小。HCU 10将电动机24和电池28中每一个的最大蠕变扭矩中的较大值确定为可用的蠕变扭矩的量。HCU 10还将所需减速度和可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩。
HCU 10还基于先前确定的蠕变扭矩确定电动机扭矩。电动机扭矩可表示为变速比、驱动系统效率和电动机效率的乘积与蠕变扭矩的比。在HCU 10处确定的电动机扭矩的值被发送至MCU 14。接收电动机扭矩的值的MCU 14根据所接收的电动机扭矩的值来控制电动机24，以生成蠕变扭矩。通过生成蠕变扭矩来进行再生制动。
当混合动力车辆的SCC模式有效时，HCU 10基于确定的蠕变扭矩来计算减速扭矩。
由HCU 10计算的减速扭矩可表示为电动机扭矩、电动机效率、变速比和驱动系统效率的乘积。
SCC 8考虑到减速扭矩而生成液压制动的信息，并且向AHB 18提供液压制动的信息。
AHB 18基于从SCC 8供应的减速扭矩来计算液压制动量。除了在所需减速度(即，所需总制动量)中由电动机扭矩提供的减速度(再生制动量)之外，AHB 18将减速度确定为液压制动量。也就是说，通过从所需总制动量中减去再生制动量来确定液压制动量。
根据所确定的液压制动量，通过制动器中的液压致动器进行液压制动以遵循所需减速度。
图3是示出根据本发明的实施例的用于控制混合动力车辆的制动的方法的流程图。
在根据本发明的实施例的混合动力车辆的行驶期间，SCC 8使用雷达基于与前方障碍物(例如，其它车辆)的相对速度和距离来确定混合动力车辆所需的减速度(302)。SCC8基于与其它车辆的相对速度和距离确定i)减速开始距离，ii)达到其它车辆的速度的距离，iii)到达其它车辆的时间。SCC(8)根据三个因素i)、ii)和iii)确定所需减速度。
通过以下等式1和等式2，HCU 10获得可用的蠕变扭矩的量，其为可由电动机24分别根据电动机24和电池28的最大蠕变扭矩生成的蠕变扭矩(负扭矩)的大小(304)。
<等式1>
电动机24的最大蠕变扭矩＝(最大充电扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式2>
电池28的最大充电扭矩＝(最大充电功率)*(电池效率)/(电动机速度)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式3>
可用的蠕变扭矩的量＝MAX(电动机的最大蠕变扭矩，电池的最大蠕变扭矩)。
HCU 10还将所需减速度和可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩，如下面的等式4中所示(306)。
<等式4>
蠕变扭矩＝MIN(所需减速度，可用的蠕变扭矩的量)
HCU 10基于在步骤306中确定的蠕变扭矩来确定电动机扭矩。根据以下等式5确定电动机扭矩。
<等式5>
电动机扭矩＝(蠕变扭矩)/(变速比*驱动系统效率*电动机效率)
步骤308中确定的电动机扭矩值发送至MCU 14(310)。MCU 14接收电动机扭矩的值，并且根据接收到的电动机扭矩的值来控制电动机24，以生成蠕变扭矩。通过生成蠕变扭矩来进行再生制动。当混合动力车辆的SCC模式有效时，HCU 10基于确定的蠕变扭矩来计算减速扭矩。SCC 8考虑到减速扭矩而生成液压制动的信息，并且向AHB 18提供液压制动的信息。可由下面的等式6表示由HCU 10计算的减速扭矩。
<等式6>
减速扭矩＝(电动机扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
AHB 18基于从SCC 8供应的减速扭矩计算液压制动量(316)。除了在所需减速度(即，所需总制动量)中由电动机扭矩提供的减速度(再生制动量)之外，AHB 18将减速度确定为液压制动量。也就是说，通过从所需总制动量中减去再生制动量来确定液压制动量。
<等式7>
液压制动量的大小＝(所需减速度)-(减速扭矩)
根据确定的液压制动量，通过制动器中的液压致动器进行液压制动以遵循所需减速度。
图4是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的蠕变扭矩制动的效果的示意图。
如图4所示，在根据本发明的实施例的混合动力车辆中，在减速所需的整个制动过程中首先进行借助蠕变扭矩的制动，并且当仅借助蠕变扭矩的制动不足时，对整个制动过程的后段附加地进行液压制动，以确保所需的总制动量。
如上所述，由于在蠕变扭矩部分中没有液压制动的干扰，所以不存在由于液压制动引起的燃料效率的降低。也就是说，通过使用蠕变扭矩进行制动提高了根据本发明的实施例的车辆的燃料经济性，同时在必要时确保足够的制动力。
应当理解，以上描述仅仅是技术构思的说明，并且在不偏离本发明的实质特征的情况下，可进行各种修改、更改和替换。因此，上述实施例和附图旨在说明而不是限制技术构思，并且技术思路的范围不受这些实施例和附图的限制。其范围应根据所附权利要求进行解释，并且在相同范围内的所有技术构思都应被解释为包括在权利范围内。

Claims (13)

1.一种用于控制车辆的制动的方法，包括：
基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；
将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量；
将所需减速度和所述可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩；
基于所述蠕变扭矩确定电动机扭矩；
通过控制所述电动机来进行再生制动，以便遵循确定的电动机扭矩；
基于所述蠕变扭矩计算减速扭矩，并且基于所述减速扭矩计算液压制动的量；以及
根据计算的液压制动量来进行液压制动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以下等式(1)至(3)获得所述可用的蠕变扭矩的量。
<等式1>
电动机的最大蠕变扭矩＝(最大充电扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式2>
电池的最大充电扭矩＝(最大充电功率)*(电池效率)/(电动机速度)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式3>
可用的蠕变扭矩的量＝MAX(电动机的最大蠕变扭矩，电池的最大蠕变扭矩)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以下等式(5)获得所述电动机扭矩。
<等式5>
电动机扭矩＝(蠕变扭矩)/(变速比*驱动系统效率*电动机效率)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以下等式(6)获得所述电动机扭矩。
<等式6>
减速扭矩＝(电动机扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以下等式(7)获得所述液压制动量。
<等式7>
液压制动量的大小＝(所需减速度)-(减速扭矩)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于与所述其它车辆的相对速度和距离确定所述所需减速度。
7.一种用于控制车辆的制动的方法，包括：
基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；
将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量；
将所需减速度和所述可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩；
基于所述蠕变扭矩确定电动机扭矩；以及
通过控制所述电动机来进行再生制动，以便遵循确定的电动机扭矩。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，根据以下等式(1)至(3)计算所述可用的蠕变扭矩的量。
<等式1>
电动机的最大蠕变扭矩＝(最大充电扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式2>
电池的最大充电扭矩＝(最大充电功率)*(电池效率)/(电动机速度)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)
<等式3>
可用的蠕变扭矩的量＝MAX(电动机的最大蠕变扭矩，电池的最大蠕变扭矩)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，通过以下等式(5)获得所述电动机扭矩。
<等式5>
电动机扭矩＝(蠕变扭矩)/(变速比*驱动系统效率*电动机效率)。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，通过以下等式(6)获得所述电动机扭矩。
<等式6>
减速扭矩＝(电动机扭矩)*(电动机效率)*(变速比)*(驱动系统效率)。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，基于与所述其它车辆的相对速度和距离确定所述所需减速度。
12.一种用于控制车辆的制动的装置，包括：
传感器，基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；
第一控制器，将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量，将所需减速度和所述可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩，以及基于所述蠕变扭矩确定电动机扭矩；
第二控制器，通过控制所述电动机来进行再生制动，以便遵循确定的电动机扭矩；
第三控制器，基于所述蠕变扭矩计算减速扭矩，基于所述减速扭矩计算液压制动的量，以及根据计算的液压制动量来进行液压制动。
13.一种用于控制车辆的制动的装置，包括：
传感器，基于前方其它车辆的运行状态确定所需减速度；
第一控制器，将电动机的最大蠕变扭矩和电池的最大蠕变扭矩中的最大值确定为可用的蠕变扭矩的量，将所需减速度和所述可用的蠕变扭矩的量中的较小值确定为蠕变扭矩，以及基于所述蠕变扭矩确定电动机扭矩；以及
第二控制器，通过控制所述电动机来进行再生制动，以便遵循确定的电动机扭矩。
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