CN108730241B - 用于在自动变速器蓄能器内存储动能的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于在自动变速器蓄能器内存储动能的方法和装置。提供一种具有控制器的车辆。控制器可以被配置为：响应于识别到预测的未来发生的制动事件，液压地填充蓄能器，并且响应于蓄能器的压力超过第一阈值，停止填充蓄能器，并利用来自蓄能器的压力满足变速器管线压力需求，以在制动事件开始之前开始消耗蓄能器。

Description

用于在自动变速器蓄能器内存储动能的方法和装置
技术领域
本公开涉及对配备有自动变速器的车辆中的再生制动扭矩进行控制。
背景技术
汽车的燃料经济性和排放性能是重要特征。更高的燃料经济性和更低的排放评级可能会使车辆对潜在买家更具吸引力，并可能帮助汽车制造商满足当地政府实施的燃料经济性和排放标准。降低燃料消耗和减少车辆排放的一种方法是捕获由运动车辆产生的动能。捕获在应用摩擦制动器时消散的动能是众所周知的。但是，这些方法通常涉及复杂且昂贵的部件。动能也可能存在于自动变速器中并在自动变速器中损失。自动变速器可以利用加压的液压流体为变速器内的各种液压部件提供动力。
发明内容
根据本公开的一个实施例，提供一种具有控制器的车辆。控制器可以被配置为：响应于识别到预测的未来发生的制动事件，液压地填充蓄能器，并且响应于蓄能器的压力超过第一阈值，停止填充蓄能器，并利用来自蓄能器的压力满足变速器管线压力需求，以在制动事件开始之前开始消耗蓄能器。
根据本公开的另一实施例，公开一种操作车辆的方法。该方法可以包括响应于识别到将来发生的制动事件而液压地填充蓄能器。该方法还可以包括响应于蓄能器的压力超过第一阈值而停止填充蓄能器，以及利用来自蓄能器的压力满足变速器管线压力需求，以在制动事件之前将蓄能器消耗到超过压力管线的要求的变速器管线压力需求。
根据本公开的又一实施例，提供一种车辆。该车辆可包括泵、蓄能器和控制器。控制器可以被配置为：响应于识别到预测的未来发生的制动事件，增加泵的排量，以液压地填充蓄能器，以及响应于蓄能器的压力超过第一阈值，停止填充蓄能器，减小泵的排量，并利用来自蓄能器的压力满足变速器管线压力需求，以消耗蓄能器。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于蓄能器的压力下降到第二阈值以下，利用来自泵的压力满足变速器管线压力需求。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于蓄能器的压力下降到第二阈值以下，将阀打开以便于从泵到变速器压力管线的流动。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于制动事件，在制动事件之前减小所述泵的排量，以减少用于驱动所述泵的能量的量。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于蓄能器的压力大于变速器管线压力，将阀打开以便于从蓄能器到变速器压力管线的流动。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于制动事件的开始，增加泵的排量，以通过利用在制动事件期间由车辆产生的动能来液压地重新填充蓄能器。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施例的示例性液压回路的示意图。
图2是根据本公开的一个实施例的示例性车辆控制回路的示意图。
图3是示出根据至少一个实施例的用于操作自动变速器的方法的流程图。
图4是示出根据至少一个实施例的用于操作自动变速器的方法的流程图。
图5是示出蓄能器和泵的运行状态的曲线图。
图6是示出根据本公开的一个或更多个实施例的所需能量的量与时间的关系的曲线图。
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，将理解的是，公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可采用各种可替代的形式实施。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部件的细节。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多种形式利用本发明的代表性基础。
当前的自动变速器具有液压致动的离合器和制动器以用于使用液压泵对流体加压并泵送到控制元件来控制齿轮传动装置。通常，泵通过机械联接(诸如输入轴)而被发动机直接驱动。泵可将液压流体提供给各种控制元件并提供给联接到自动变速器或位于自动变速器内的蓄能器。蓄能器可以包括活塞或隔膜或囊，并且用于存储液压流体和将液压流体分散通过一系列压力管线以致动离合器和制动器而控制自动变速器内的齿轮传动装置。
捕获在应用摩擦制动器时消散的动能是众所周知的。但是，这些方法通常涉及复杂且昂贵的部件。动能也可能存在于自动变速器中并在自动变速器中损失。自动变速器可以利用加压的液压流体为变速器内的各种液压部件提供动力。捕获、存储和释放在自动变速器内产生的这种动能是有利的。当车辆制动或减速时，车辆产生动能。这种动能可以通过利用该动能来操作所述泵并提供液压流体填充蓄能器而被捕获。在后续的驱动事件期间，以加压的液压流体的形式存储在蓄能器内的能量可用于液压地致动变速器内的离合器和制动器。在释放蓄能器时，所述泵可以被调节以满足变速器的液压要求。
参照图1，示出了根据本公开的一个实施例的在自动变速器内使用的示例性液压回路10的示意图。回路10包括与可变排量泵14可操作地联接的蓄能器12。蓄能器12可以包括活塞和弹簧，活塞和弹簧可以被致动以存储和分散由泵14接收的液压流体。蓄能器的尺寸范围可以是泵的尺寸的二十(20)至二百(200)倍。这意味着如果泵的尺寸为每转0.025升，则蓄能器的尺寸可能在0.5L至5.0L之间。如果蓄能器太小，则无法捕获足够量的在制动事件期间产生的动能。如果蓄能器太大，则蓄能器可能难以封装在变速器或车辆内。蓄能器12的容量可以通过测量蓄能器内的压力的量来确定。因此，蓄能器12的压力和蓄能器12的容量可以成比例。随着蓄能器12内的压力增加，蓄能器的容量减小。随着蓄能器12内的压力降低，蓄能器的容量增加。
泵14直接或间接地机械地连接到与发动机(未示出)相联接的输入轴，并将机械能转换为液压能。在泵运转时，输入轴每转一圈所泵送的流体的排量或量可以变化。泵的排量可以通过排量改变机构16而改变。改变的流动可以基于来自控制器30的输入并且独立于管线压力而被主动地控制。排量改变机构可以包括弹簧和活塞或者控制泵的排量的其他合适装置。
排量控制阀18液压地连接至排量改变机构和泵。阀18可以打开或关闭或设置在打开位置和关闭位置之间的某处以主动控制流体的排量。管线压力调节器20连接在蓄能器、可变排量泵和压力管线回路38之间。虽然压力管线回路38由黑盒(black box)表示，但压力管线回路可包括多个压力管线，每个压力管线连接到各种控制元件(例如，变速器内的制动器和离合器)。
管线压力调节器20便于控制液压压力管线内的压力。管线压力调节器20可以基于来自控制器的螺线管命令来控制管线压力。管线压力调节器20可以使蓄能器回路与压力管线回路38隔离以防止压力管线回路的加压。管线压力传感器24设置在压力管线回路38和管线压力调节器20之间。压力传感器24可以确定管线内的压力并向控制器30提供指示所测量的压力的信号。控制器30可以向管线压力调节器20提供信号，以命令管线压力调节器增大、减小或保持液压管线内的压力。
阀26液压地连接在蓄能器12和泵14之间。阀26可以具有两个操作位置(位置1和位置2)。在位置1处，泵的流动与蓄能器断开，并且流体流被输送到管线压力调节器20和压力管线回路38。在位置2处，泵的流动被引导为填充蓄能器12。阀26也可以是比例型的，采用位置1和位置2之间的任何位置。阀26可以接收来自控制器30的信号以将操作位置从位置1改变到位置2，反之亦然。蓄能器压力传感器28可以被液压地连接在阀26和蓄能器12之间。蓄能器压力传感器28被配置为向控制器30提供指示蓄能器的容量的信号。如果蓄能器没有容量，则蓄能器12的压力处于其最高点。如果蓄能器具有容量，则蓄能器12的压力将小于最高测量点。
控制器30可以是经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN)、FlexRay、以太网等)或经由专用电导管进行通信的多个控制器。控制器通常包括任何数量的微处理器、微控制器、ASIC、IC、易失性存储器(例如，RAM、DRAM、SRAM等)和非易失性存储器(例如，FLASH、ROM、EPROM、EEPROM、MRAM等)以及软件代码以彼此合作以执行一系列操作。控制器还可以包括预定数据或者基于计算和测试数据并且存储在存储器内的“查找表”。控制器可以使用公共总线协议(例如，CAN、LIN、以太网等)通过一个或更多个有线或无线车辆连接与其他车辆系统和控制器通信。在此使用的对“控制器”的引用是指一个或更多个控制器。
控制器30还可以配置成基于车辆在未来时间点的状况而动态地改变阀26的操作位置。例如，能量管理系统36可以与控制器30电连接，使得控制器可以针对各种状况改变回路10的操作。
具体参照图2，控制回路的示意图包括可操作地连接到车辆200和控制器30的能量管理系统36。能量管理系统36可以包括能够预测车辆路径、道路信息、物理参数和其他约束的多个传感器。能量管理系统36可以将指示期望的蓄能器压力或泵排量的信号传送给控制器30。控制器可以向车辆提供信号(包括但不限于阀位置和泵排量)以操作一个或更多个部件。
能量管理系统可以确定沿着路线的高度变化并将信号传送给控制器30以根据沿着路线的潜在制动的变化而命令所述泵打开或排放。系统36还可以考虑标示速度的变化，该变化指示可以应用制动器34以降低速度或者可以使用加速踏板32来增加速度的位置。系统36还可以确定潜在停车点所处的位置(诸如静态位置和动态位置)。潜在停车点所处的静态位置包括交通信号灯、停车标志、转盘或让行标志。沿着路线的潜在停车点所处的动态位置包括与交通堵塞、天气状况、道路建设或事故相关的位置。
路线可以由连接到能量管理系统36的导航系统(未示出)显示。路线也可以基于已经预载入导航系统的存储器中的地图数据，或者导航系统可以接收从远程服务器传输的数据。数据可以使用蜂窝、Wi-Fi或其他标准技术进行无线传输。基于该路线、沿着路线的高度变化和潜在停车点，控制器30可以调节液压回路10中的流体流动。该调节预留了用于操作变速器内的控制元件的液压能量。
参照图3和图4，示出了示出根据至少一个实施例的用于操作自动变速器的方法的流程图。在操作102中，车辆通过交钥匙点火(turnkey ignition)或一些其他合适的点火来启动。在操作104中，发动机(未示出)正在旋转或运行，并向输入轴和泵提供旋转运动。变速器置于前进挡或“D”挡，车速高于0mph(英里每小时)。
在操作106中，控制器基于接收到指示即将发生的制动事件的信号而分支。控制器可以从能量管理系统36接收信号，能量管理系统可以包括全球定位系统(GPS)、导航系统、数据采集系统或可以确定制动事件是否即将发生的其他适当装置。如果制动事件不是即将发生的，则控制器分支到操作“A”。如果控制器接收到指示制动事件即将发生或在将来将要发生的信号，则控制器分支到操作108。
在操作108中，在确定制动事件即将发生之后，控制器30命令泵14以最大排量进行泵送。最大排量可能意味着所述泵以等于或接近其可用容量的100％提供流动。在操作110中，填充蓄能器12直到其达到阈值。该阈值可以是对于未来制动事件足够的填充水平。该阈值可以由蓄能器内通过一个或更多个传感器(包括但不限于压力传感器28)测量的预定压力来设定。
在操作112中，通过改变泵排量改变机构16来命令泵14的排量为零。将泵的排量改变为零可以减少操作所述泵所需的能量的量。泵14的排量可以通过改变泵排量改变机构16来改变。随着泵的排量减少，操作所述泵所需的能量的量也减少。控制器然后进行到操作124。
在操作124中，控制器基于制动事件的发生进行分支。控制器30可以接收指示制动事件的信号。制动事件可响应于制动踏板34的应用而发生。制动事件也可响应于在从自适应巡航控制单元或另一自动制动传感器接收信号之后应用摩擦制动器而发生。如果制动器被应用，则控制器分支到操作126。
在操作126中，控制器基于蓄能器的容量进行分支。如果蓄能器充满，则控制器分支到操作136并且蓄能器不被填充。如果蓄能器未充满，则控制器分支到操作128。在操作128中，所需管线压力是基于满足控制变速器内的离合器或制动器所需的压力的。控制器分支到操作130，在操作130处，泵被启动并且所命令的泵排量增加到100％或接近100％。由于在操作130中泵被命令为将泵排量增加到100％或接近100％，所以阀26被致动以允许从泵到蓄能器的流动而填充蓄能器。在操作132中，蓄能器被填充到满足在操作128中确定的所需管线压力。在操作132中，然后使用发动机产生的通过输入轴到泵14的动能来填充蓄能器12，使得泵14向蓄能器12提供流体。
如果制动事件没有发生，则控制器分支到操作134。在操作134中，控制器基于蓄能器压力大于管线压力进行分支。蓄能器压力可由位于蓄能器12附近的确定管线内的压力的蓄能器压力传感器28确定。液压管线22的压力可由管线压力传感器24确定。如果蓄能器压力大于管线压力，则阀26可以至少部分打开以使流体从蓄能器12运动到压力管线回路38。如果蓄能器压力小于管线压力，则控制器分支到操作140并且命令所述泵打开以向压力管线回路施加压力。
参照图5，曲线图示出了在行驶和制动事件期间液压部件的状态以及泵排量和液压部件的压力特性。顶部曲线图表示随时间变化的蓄能器压力(psi，磅每平方英寸)以及所命令的和实际的变速器管线压力。线S1表示蓄能器压力，线S2表示压力管线回路38的所命令的变速器管线压力。线S4表示压力管线回路38的实际压力。压力管线回路38的平均实际压力紧密跟踪所命令的变速器管线压力。底部曲线图中的线S3以百分比表示泵的排量。
在t0处，预测在t2处发生制动事件。在t0处，泵的排量增加到100％或接近100％。泵提供足够的流动来填充蓄能器，直到在t1处达到其最大容量。在t0和t1之间，除了填充蓄能器外，泵还提供足够的压力以满足变速器压力管线回路的需求S2。在t1处，泵的排量被命令为0％，并且蓄能器内的流体被用于满足变速器压力管线回路的需求S2。
在t2处，制动器被应用并且车辆减速并在t3处停止。在t2处，泵的排量增加到100％或接近100％，并保持在100％或接近100％直到车辆停止为止。随着车辆减速，车辆的动能驱动所述泵，从而节省能量。当所述泵依靠车辆的动能运行时，泵14满足变速器管线压力需求并填充蓄能器12。在t3和t4之间，蓄能器保持其压力，并且泵排量被命令为零。
在t4处，车辆开始移动。车辆可以响应于操作者踩下加速踏板32而移动。此时，蓄能器满足变速器管线压力需求并且蓄能器的压力逐渐减小直到t5为止。在t5处，蓄能器的压力被耗尽，并且命令所述泵提供足够的压力以满足变速器管线回路38的所命令的压力。
参照图6，曲线图示出了在非制动事件期间和制动事件期间运行所述泵所需的能量的量以及在制动事件期间回收的能量的量。线S6表示在制动事件期间所需的泵能量。S7线表示在非制动事件期间(包括但不限于，以恒定速度行驶或在即将发生制动事件时滑行)所需的能量。线S8表示当前用于制动事件和非制动事件的泵所需的能量。线S9表示在制动事件期间回收的能量。线S10表示总的泵能量或者线S8和线S9的总和。线S8和线S9之间的差指示除了从泵回收的能量之外由泵提供的能量的量。线S9也表示节约的燃料能量。
虽然上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述本发明所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。此外，各个实施的实施例的特征可以进行组合以形成本发明进一步的实施例。

Claims (15)

1.一种车辆，包括：
控制器，被配置为：
响应于识别到预测的未来发生的制动事件，液压地填充蓄能器，以及
响应于蓄能器的压力超过第一阈值，停止填充蓄能器，并利用来自蓄能器的压力满足变速器管线压力需求，以在制动事件开始之前开始消耗蓄能器。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于蓄能器的压力下降到第二阈值以下，利用来自泵的压力满足变速器管线压力需求。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于制动事件，在制动事件开始之前减小所述泵的排量，以减少用于驱动所述泵的能量的量。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于蓄能器的压力大于变速器管线压力，将阀打开以便于从蓄能器到变速器压力管线的流动。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于制动事件的开始，增加泵的排量，以通过利用在制动事件期间由发动机产生的动能来液压地重新填充蓄能器。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于蓄能器的容量低于阈值，增加泵的排量，以通过利用在制动事件期间由发动机产生的动能来液压地重新填充蓄能器。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于制动事件的开始和蓄能器的容量超过阈值，增加泵的排量，以通过利用在制动事件期间由发动机产生的动能来液压地重新填充蓄能器。
8.一种操作车辆的方法：
响应于识别到未来发生的制动事件而液压地填充蓄能器；
响应于蓄能器的压力超过第一阈值而停止填充蓄能器；和
利用来自蓄能器的压力满足变速器管线压力需求，以在制动事件开始之前开始消耗蓄能器。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：响应于蓄能器的压力下降到第二阈值以下而利用来自泵的压力满足变速器管线压力。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：在制动事件开始之前减小泵的排量，以减少用于驱动所述泵的能量的量。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：响应于蓄能器的压力大于变速器管线压力，将阀打开以便于从蓄能器到变速器压力管线的流动。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括：响应于制动事件的开始，增加泵的排量，以通过利用在制动事件期间由发动机产生的动能来液压地重新填充蓄能器。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：响应于蓄能器的容量低于阈值，增加泵的排量，以通过利用在制动事件期间由发动机产生的动能来液压地重新填充蓄能器。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：响应于制动事件的开始和蓄能器的容量超过阈值，增加泵的排量，以通过利用在制动事件期间由发动机产生的动能来液压地重新填充蓄能器。
15.一种车辆，包括：
泵；
蓄能器，选择性地连接到泵；和
控制器，被配置为：
响应于识别到预测的未来发生的制动事件，增加泵的排量，以液压地填充蓄能器，以及
响应于蓄能器的压力超过第一阈值，停止填充蓄能器，减小泵的排量，并利用来自蓄能器的压力满足变速器管线压力需求，以消耗蓄能器。
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