CN113212171A - 再生制动/防抱死制动控制系统 - Google Patents

再生制动/防抱死制动控制系统 Download PDF

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CN113212171A CN202110056503.0A CN202110056503A CN113212171A CN 113212171 A CN113212171 A CN 113212171A CN 202110056503 A CN202110056503 A CN 202110056503A CN 113212171 A CN113212171 A CN 113212171A
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torque
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赵亚楠
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Abstract

本公开提供了“再生制动/防抱死制动控制系统”。一种车辆包括电机、摩擦制动器、传动系以及控制器。所述电机被配置为在再生制动期间对电池再充电。所述摩擦制动器被配置为向所述车辆的车轮施加扭矩以使所述车辆减速。所述控制器被编程为响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号；基于所述信号与再生制动加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩；基于所述信号与摩擦制动加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩；以及基于闭环控制来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩。

Description

再生制动/防抱死制动控制系统
技术领域
本公开涉及混合动力/电动车辆和控制混合动力/电动车辆中的再生制动的方法。
背景技术
再生制动是混合动力车辆的特征，所述特征通过当车辆在制动事件期间减速时重新捕获动能来提高燃料经济性。在再生制动期间，电机可以作为发电机操作以将车辆的动能转换成电能，所述电能又用于对电池充电。
发明内容
一种车辆包括电机、摩擦制动器、传动系以及控制器。所述电机被配置为在再生制动期间对电池再充电。所述摩擦制动器被配置为向所述车辆的车轮施加扭矩以使所述车辆减速。所述传动系具有变速器。所述控制器被编程为：响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号；基于所述信号与再生制动加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；基于所述信号与摩擦制动加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；基于闭环控制来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，其中所述闭环控制包括基于所述信号与所述再生制动加权系数的乘积与估计的再生制动扭矩之间的差值来调整所述再生制动扭矩，以及基于再生制动扭矩补偿控制框来调整所述电机的所述再生制动扭矩；以及基于前馈补偿器来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，其中所述前馈补偿器是基于传递函数，所述传递函数表示所述电机的动力学、所述摩擦制动器的动力学以及所述车辆的所述传动系和变速器的动力学。
一种车辆包括车桥、车轮、电机、摩擦制动器和控制器。所述车桥具有通向开放式差速器的输入轴和从所述开放式差速器延伸出来的输出轴。所述车轮固定到每个输出轴。所述电机固定到所述输入轴并且被配置为在再生制动期间使所述车辆减速。所述摩擦制动器围绕所述车轮设置并且被配置为使所述车辆减速。所述控制器被编程为：响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号；在所述防抱死制动事件期间基于所述信号与第一加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；在所述防抱死制动事件期间基于所述信号与第二加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；基于包括再生制动扭矩补偿控制框和反馈控制的闭环控制来进一步调整所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；以及基于前馈补偿器来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移。
一种车辆包括电机、摩擦制动器、传动系以及控制器。所述电机被配置为在再生制动期间对电池再充电。所述摩擦制动器被配置为向所述车辆的车轮施加扭矩以使所述车辆减速。所述控制器被编程为：响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号；基于所述信号与再生制动加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；基于所述信号与摩擦制动加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；以及基于闭环控制来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移。
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RBS-ABS事件控制系统的框图；
图3是示出包括反馈控制的闭环传动系动力学补偿系统的框图；
图4是示出RBS-ABS事件控制系统的修改版本的框图；
图5是示出在RBS-ABS事件控制系统的测试期间利用的不同阻尼扭矩的图形；并且
图6是示出在利用RBS-ABS事件控制系统的修改版本的防抱死制动事件期间的制动控制测试结果的一系列图形。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例并且其他实施例可以采用不同和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而仅应解释为教导本领域技术人员以不同方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个来示出和描述的各种特征可以与在一个或多个其他附图中所示出的特征相组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于特定应用或实施方式来说可能是期望的。
参考图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。部件在车辆内的实体布局和取向可以变化。HEV 10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括驱动变速器16的发动机14。如下文将进一步详细描述的，变速器16包括电机(诸如电动马达/发电机(M/G)18)、相关联的牵引电池20、变矩器22以及多级传动比自动变速器或齿轮箱24。
发动机14和M/G 18都是HEV 10的驱动源。发动机14通常表示动力源，所述动力源可以包括内燃发动机(诸如汽油、柴油或天然气动力发动机)或燃料电池。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产生发动机动力和对应的发动机扭矩，所述发动机扭矩被供应到M/G 18。M/G 18可以通过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。电力电子器件按照M/G 18的要求调节由电池20提供的直流(DC)功率，如下文将描述。例如，电力电子器件可以向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的动力流或从M/G 18到发动机14的动力流是可能的。例如，分离离合器26可以被接合，并且M/G 18可以充当发电机操作以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能量转换为电能以存储在电池20中。分离离合器26也可脱开以将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离，使得M/G 18可充当HEV 10的唯一驱动源。轴30延伸穿过M/G18。M/G 18连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。变矩器22因此在轴30与变速器输入轴32之间提供液压联接。当泵轮比涡轮旋转得更快时，变矩器22将动力从泵轮传输到涡轮。涡轮扭矩和泵轮扭矩的量值通常取决于相对转速。当泵轮转速与涡轮转速的比足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的若干倍。还可以提供变矩器旁通离合器(也称为变矩器锁止离合器)34，所述变矩器旁通离合器在接合时将变矩器22的泵轮与涡轮摩擦地或机械地联接，从而允许更高效的动力传递。变矩器旁通离合器34可以作为起步离合器操作以提供平稳的车辆起步。替代地或组合地，可以在M/G 18与齿轮箱24之间提供类似于分离离合器26的起步离合器，以用于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器34的应用。在一些应用中，分离离合器26通常称为上游离合器，并且起步离合器34(其可以是变矩器旁通离合器)通常称为下游离合器。
齿轮箱24可以包括齿轮组(未示出)，所述齿轮组通过诸如离合器和制动器(未示出)等摩擦元件的选择性接合而以不同的齿轮比选择性地放置，以建立期望的多个离散传动比或分级传动比。摩擦元件可通过换挡计划来控制，所述换挡计划连接和断开齿轮组的某些元件以控制变速器输出轴36与变速器输入轴32之间的比率。齿轮箱24基于各种车辆和环境工况而通过相关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(PCU))自动从一个比切换到另一个比。例如，齿轮箱24可以在加速期间从较低挡位升挡到较高挡位(例如，从3挡到4挡)，或者在车辆减速时可以从较高挡位降挡到较低挡位(例如，从5挡到4挡)。来自发动机14和M/G 18两者的动力和扭矩可以被递送到齿轮箱24并由齿轮箱24接收。然后，齿轮箱24向输出轴36提供动力传动系统输出动力和扭矩。
应理解，与变矩器22一起使用的液压控制的齿轮箱24仅仅是齿轮箱或变速器装置的一个示例；接受来自发动机和/或马达的输入扭矩然后以不同的比向输出轴提供扭矩的任何多传动比齿轮箱都可被接受与本公开的实施例一起使用。例如，齿轮箱24可以通过机械式
自动(或手动)变速器(AMT)来实施，所述变速器包括一个或多个伺服马达以使换挡拨叉沿着换挡轨平移/旋转来选择期望的齿轮比。如本领域普通技术人员通常所理解的，AMT可以用于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的相应半轴44驱动一对车轮42。差速器40可以是开放式差速器。变速器输出轴36也可以被称为差速器40的输入轴，并且半轴44可以被称为来自差速器的输出。轴36、差速器40、半轴44和一对车轮42可以形成车桥43。车辆还可以包括不是车桥43的一部分的第二对车轮42。差速器向每个车轮42传输大致相等的扭矩，同时诸如当车辆转弯时允许轻微的转速差异。车轮42中的每一者具有接触路面以推进HEV 10的轮胎。可以使用不同类型的差速器或类似装置来将扭矩从动力传动系统分配到一个或多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可以根据例如特定的操作模式或状况而变化。
动力传动系统12还包括相关联的控制器50，诸如动力传动系统控制单元(PCU)。尽管被示出为一个控制器，但控制器50可以是较大控制系统的一部分，并且可由遍及车辆10的各种其他控制器(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和一个或多个其他控制器可统称为“控制器”，所述控制器响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器，以控制诸如起动/停止发动机14、操作M/G 18等功能以提供车轮扭矩或对电池20充电、选择或安排变速器挡位等。控制器50可以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以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装置。KAM是可以用于在CPU断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使用许多已知存储器装置中的任一种来实施，所述存储器装置诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，其中的一些表示由控制器用于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(包括输入和输出信道)与各种发动机/车辆传感器和致动器进行通信，所述接口可以实施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，可以在将特定信号供应给CPU之前使用一个或多个专用硬件或固件芯片来调节和处理所述特定信号。如图1的代表性实施例中大体上所示，控制器50可以与发动机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以及电力电子器件56互相传送信号。尽管未明确示出，但本领域普通技术人员将认识到在上文标识的子系统中的每一者内可以由控制器50控制的各种功能或部件。可以使用由控制器执行的控制逻辑和/或算法直接或间接致动的参数、系统和/或部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(用于火花点火发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD)部件(诸如交流发电机、空调压缩机)、电池充电或放电(包括确定最大充电和放电功率极限)、再生制动、M/G操作、分离离合器26、起步离合器34以及变速器齿轮箱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)、车辆速度(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)或其他排气成分浓度或存在、进气流量(MAF)、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温(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)、电池温度、电压、电流或荷电状态(SOC)。
由控制器50执行的控制逻辑或功能可以由一个或多个附图中的流程图或类似图示来表示。这些图式提供了可使用诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等一个或多个处理策略来实施的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的各种步骤或功能可按示出的序列执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。尽管没有总是明确示出，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，可重复执行示出的步骤或功能中的一者或多者。类似地，所述处理次序不一定是实现本文中所述的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供的。控制逻辑可主要以由基于微处理器的车辆、发动机和/或诸如控制器50的动力传动系统控制器执行的软件实施。当然，根据特定应用，控制逻辑可在一个或多个控制器中以软件、硬件或软件与硬件的组合实施。当以软件实施时，控制逻辑可提供在一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述计算机可读存储装置或介质存储有表示由计算机执行以控制车辆或车辆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以包括使用电存储、磁性存储和/或光学存储来保存可执行指令和相关联的校准信息、操作变量等的若干已知物理装置中的一者或多者。
加速踏板52由车辆的驾驶员使用来提供所需的扭矩、动力或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和释放加速踏板52生成加速踏板位置信号，所述加速踏板位置信号可以由控制器50分别解译为需要增加动力或减少动力。制动踏板58还由车辆的驾驶员用于提供所需的制动扭矩以使车辆减速。通常，踩下和释放制动踏板58生成制动踏板位置信号，所述制动踏板位置信号可以由控制器50解译为需要减小车辆速度。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和可以围绕每个车轮42设置的摩擦制动器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的接合或脱离。与分离离合器26一样，变矩器旁通离合器34可以在接合位置与脱离位置之间的范围内调节。除了由泵轮与涡轮之间的液力联接产生的可变滑移之外，这还在变矩器22中产生可变滑移。替代地，根据特定应用，变矩器旁通离合器34可在不使用调节后的操作模式的情况下操作为锁定或打开。
为了用发动机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/G18可以通过提供附加的动力使轴30转动来辅助发动机14。所述操作模式可称为“混合动力模式”或“电动辅助模式”。
为了用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，动力流保持相同。在此期间可以停用或以其他方式关闭发动机14中的燃烧以节省燃料。牵引电池20通过线路54将存储的电能传输到可以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电压转换为待由M/G 18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电压以向轴30提供正扭矩或负扭矩。该操作模式可称为“纯电动”或“EV”操作模式。
在任何操作模式中，M/G 18可以充当马达并且为动力传动系统12提供驱动力。替代地，M/G 18可充当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正在为车辆10提供推进动力时，M/G 18可以充当发电机。M/G 18可以另外在其中M/G 18用于使HEV 10减速的再生制动时间期间充当发电机。在再生制动期间，来自旋转车轮42的扭矩和旋转能量或动力向回传递通过齿轮箱24、变矩器22(和/或变矩器旁通离合器34)，并被转换成电能以存储在电池20中。
参考图1，示出了表示车辆10和车辆动力传动系统12的示意图。动力传动系统12包括动力生成部件(例如，发动机或电动马达)和传动系。传动系是向驱动轮递送动力的一组部件(例如，齿轮箱24、轴36、差速器40以及半轴44)，不包括动力生成部件。相比之下，动力传动系统12被认为包括动力生成部件和传动系两者。动力传动系统12包括发动机14和变速器16。变速器16可以被配置为在变速器16的输入与输出之间提供多个齿轮比。发动机14连接到变速器16的输入端，而被配置为向驱动轮18递送动力的传动系部件连接到变速器16的输出轴20。发动机14可通过变矩器或起步离合器连接到变速器的输入端。
应当理解，图1中所示的示意图仅仅是示例性的，而不意图是限制性的。可以设想利用发动机和马达两者的选择性接合以通过变速器进行传输的其他配置。例如，M/G 18可偏离曲轴28，可提供附加马达来起动发动机14，和/或M/G 18可提供在变矩器22与齿轮箱24之间。在不偏离本公开的范围的情况下，可设想其他配置。
例如，所述配置可以包括：单个电机(例如，M/G 18)，所述单个电机通过到开放式差速器(例如，差速器40)的输入轴(即，轴36)连接到所述差速器；并且可以包括第一和第二车轮(即，车轮42)，所述第一和第二车轮各自固定到开放式差速器的两个输出轴(即，半轴44)中的一者。在该示例中，开放式(或解锁式)差速器被配置为向半轴中的每一者及其相应的车轮提供相同的扭矩(旋转力)。在该示例性配置中，变速器(例如，齿轮箱24)和/或变矩器(例如，变矩器22)可以设置在电机与开放式差速器之间。
应当理解，本文描述的车辆配置仅是示例性的并且并不意图进行限制。其他电动或混合动力车辆配置应如本文所公开的进行解释。其他车辆配置可以包括但不限于串联混合动力车辆、并联混合动力车辆、串并联混合动力车辆、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池混合动力车辆、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他电动或混合动力车辆配置。
再生制动扭矩可以被解译为防抱死制动控制系统中的扰动。因此，在防抱死制动事件期间将现有的再生制动控制策略用于被配备有单车桥电动马达和开式差速器(例如，图1)的车辆可能会降低防抱死制动性能并且可能导致可能的车轮滑移，这会影响车辆动力学和稳定性。
可以被称为2-1转换或3-2转换的统一控制架构可以用于在防抱死制动事件期间控制再生制动和摩擦制动两者。这种控制架构将再生制动扭矩转换为有效控制变量，使得再生制动不再是防抱死制动控制系统的扰动。在于2019年9月19日提交的第16/576,274号美国专利申请中描述了这种统一控制架构，所述美国专利申请的公开内容通过引用全部并入本文。
图2示出了这种统一控制架构(其可以被称为RBS-ABS事件控制系统)的示例。具体地，图2包括车辆制动控制系统的框图，其中再生制动扭矩和摩擦制动扭矩都基于公共控制信号u来控制。如图2所示，受控设备由车辆和轮胎动力学G(s)、摩擦制动器动力学H(s)、传动系动力学和变速器动力学T(s)以及电动马达动力学M(s)组成。G(s)、H(s)、T(s)和M(s)都表示它们相应系统的动力学传递函数。受控设备的输出变量是车轮滑移λ。受控设备的输入变量是u制动，以生成摩擦制动扭矩T制动；以及u再生，以生成再生制动扭矩T再生。
图2中表示的RBS-ABS控制器包括防抱死制动系统(ABS)控制器C(s)和从ABS控制器C(s)输出的控制变量u。在于2019年3月15日提交的第16/355,084号美国专利申请中描述了ABS控制器，所述美国专利申请的公开内容通过引用全部并入本文。控制变量u被分成两个输出通道：摩擦制动控制通道u制动和再生制动控制通道u再生，然后分别由系数αb和αr加权。控制变量u是u制动和u再生的公共变量，所述两个变量分别是摩擦制动扭矩控制输入和再生制动扭矩控制输入。更具体地，u可以表示指示总扭矩需求的信号，而u制动和u再生可以分别表示摩擦制动扭矩需求和再生制动扭矩需求的信号。
再生制动控制通道还包括预补偿器Cpc(s)。受控设备的从两个输入控制变量u制动和u再生到车轮滑移输出变量λ的传递函数被表达为等式(1)：
λ(s)＝G(s)H(s)u制动(s)+G(s)M(s)T(s)u再生(s) (1)
常规ABS系统的闭环传递函数可以被表达为等式(2)：
Figure BDA0002900824440000121
等式(2)的第一项是ABS控制系统的闭环传递函数，其中车轮滑移作为输入λ参考。第二项是来自再生制动扭矩开环控制的传递函数，其中u再生作为输入，其可以充当如等式(2)中的第一项所示的ABS反馈控制环的外部扰动。
图2中的RBS-ABS事件控制器允许系统在防抱死制动事件期间通过将再生制动扭矩控制变量u再生从当系统根据等式(2)设计时将会发生的扰动变量转换为具有以下变量转换的有效控制变量而控制再生制动和摩擦制动两者，所述变量转换可以被称为变量2-1转换。再生制动扭矩控制变量u再生和摩擦制动扭矩控制变量u制动可以根据变量2-1转换由等式(3)至(4)表示：
u再生(s)＝Cpc(s)αru(s) (3)
u制动(s)＝αb u(s) (4)
可以根据等式(5)来描述预补偿器：
Figure BDA0002900824440000122
加权系数应当满足等式(6)：
αb+αr＝1 (6)
将等式(3)至(5)代入等式(2)将ABS控制系统的闭环传递函数转换成ABS控制系统，其中再生制动不再是对ABS控制系统的扰动，其可以由等式(7)表示：
Figure BDA0002900824440000123
如图2所示，具有2-1转换的RBS-ABS事件控制器将摩擦制动控制和再生制动控制集成到统一框架中，所述统一框架是具有以下两个输出通道的扩展ABS控制：再生制动通道和摩擦制动通道。具体地，图2以等式(5)的预补偿器以及等式(3)和(4)的转换示出了由等式(7)描述的RBS-ABS事件控制系统的框图100，所述转换表示2-1转换以将再生制动扭矩从扰动转换为控制扭矩中的一者。在图2中，在减法框102处确定实际的车轮滑移λ与期望的车轮滑移λ参考之间的差值e。然后在框104处将差值e输入到ABS控制器C(s)中。然后，ABS控制器输出u，其可以表示指示总扭矩需求的信号。通过框106处的预补偿器Cpc(s)以及框108处的再生制动加权系数αr调整信号u以产生指示再生制动扭矩需求的信号u再生。更具体地，在框108处可以将信号u乘以再生制动加权系数αr以产生指示再生制动扭矩需求的信号u再生。然后，根据框110处的电动马达和电动马达控制器动力学传递函数M(s)以及根据框112处的轴向传动系和变速器动力学传递函数T(s)来调整信号u再生以产生再生制动扭矩T再生。
还通过框114处的摩擦制动加权系数αb调整信号u以产生信号u制动，其指示摩擦制动扭矩需求。更具体地，可以将信号u乘以框114处的摩擦制动加权系数αb以产生信号u制动，其指示摩擦制动扭矩需求。然后根据框116处的摩擦制动器致动系统动力学传递函数H(s)来调整信号u制动以产生摩擦制动扭矩T制动。然后在求和框118处将再生制动扭矩T再生和摩擦制动扭矩T制动加在一起以产生总制动扭矩Tb。然后，将总制动扭矩Tb递送到框120处的车辆和轮胎动力学，其由G(s)表示。然后，框120输出实际的车轮滑移λ，然后将其反馈到减法框102。受控设备122包括电动马达和电动马达控制器动力学M(s)、轴向传动系和变速器动力学T(s)、摩擦制动器致动系统动力学传递函数H(s)、求和框118以及车辆和轮胎动力学G(s)。
由等式(7)描述并由图2中的框图100示出的RBS-ABS事件控制系统被配置为调整再生制动扭矩T再生和摩擦制动扭矩T制动两者以将实际的车轮滑移λ维持在或驱动到期望的车轮滑移λ参考，同时还使再生制动扭矩T再生的量最大化。由等式(7)描述并由框图100示出的RBS-ABS事件控制系统可以响应于防抱死制动事件和/或在防抱死制动事件期间被激活。
从等式(7)和图2可以观察到，RBS-ABS事件控制系统100将摩擦制动控制和再生制动控制集成到统一框架中。换句话说，将再生制动控制输入u再生(s)和摩擦制动控制输入u制动(s)与作为ABS控制器104输出的摩擦制动控制变量u集成，使得这两个扭矩控制输入u再生(s)和u制动(s)由公共扭矩控制输入变量u来控制。通过将u再生(s)和u制动(s)与摩擦制动控制变量u集成，RBS-ABS事件控制系统100可以满足与仅控制摩擦制动器的传统的ABS系统类似的RBS-ABS事件控制系统的稳定性和性能。
应当注意，对于RBS-ABS事件控制系统100中的再生制动控制环路和摩擦制动控制环路，动力学是相同的。ABS控制器104的扭矩命令输出u的针对摩擦制动器u制动的一部分由图2的RBS-ABS事件控制策略中的再生制动扭矩控制u再生接管。制动扭矩与摩擦制动扭矩之比由等式(6)表示。因此，等式(6)确定递送了多少再生制动扭矩。当摩擦制动扭矩系数αb是1并且再生制动扭矩系数αr是0时，则仅递送摩擦制动扭矩，并且系统RBS-ABS事件控制器100类似于仅控制摩擦制动器的传统的ABS系统起作用。当αb是0并且αr是1时，仅递送再生制动扭矩。当αb是0.5并且αr是0.5时，同时递送50％的摩擦制动扭矩和50％的再生制动扭矩。换句话说，再生制动控制环路和摩擦制动控制环路都递送ABS控制器104的输出u，以生成总制动扭矩。
可以看出，等式(5)中的预补偿器Cpc(s)的作用是补偿传动系、变速器和电动马达动力学M(s)T(s)。图2的再生制动通道中的传递函数(其将控制变量u转换成再生制动扭矩T再生)可以由等式(8)表示：
Figure BDA0002900824440000141
结果，将预补偿器精简为αrH(S)，并且再生制动通道具有与摩擦制动通道αbH(s)u的动力学类似的动力学，唯一区别是系数αb。因此，可以通过使用ABS控制器C(s)来实现RBS-ABS事件控制。
传动系动力学补偿对于RBS-ABS事件控制系统很重要，因为它确定再生制动扭矩是否可以完全被转换为有效控制变量。特别是对于传动系动力学具有非线性、欠阻尼特性、可能的传动系谐振和振荡的实际系统，(8)中的基于开环补偿的直接消除可能难以完全实现。实际的传动系还具有导致意外动力学的不确定性。另外，开发用于预补偿器Cpc(s)实施方式的分析模型和/或模型的参数识别是耗时的。为了解决这个问题，可以利用用于RBS-ABS事件控制系统的基于闭环的传动系动力学补偿方法。基于闭环的传动系动力学补偿方法可以改善传动系动力学补偿，同时避免传动系动力学的建模或系统识别。
图3示出了包括反馈控制的闭环传动系动力学补偿系统150。应当注意，图3可以表示图2中描绘的RBS-ABS事件控制系统100的再生制动控制通道(即，框106、108、110和112)的修改版本。如果可以直接测量再生制动扭矩，则闭环传动系动力学补偿系统150可以在将控制变量u转换成从闭环传动系动力学补偿系统150输出的再生制动扭矩T再生时使用闭环补偿器152来补偿传动系动力学，如图3所示。闭环补偿器152被配置为经由减法框154并经由再生制动扭矩补偿控制器156调整从预补偿器的缩减版本106'输出的参考扭矩T再生-参考。再生制动扭矩补偿控制器156也可以被称为再生制动扭矩补偿控制框。减法框154确定从预补偿器106输出的参考扭矩T再生-参考与从闭环传动系动力学补偿系统150输出的再生制动扭矩T再生之间的差值。然后，将T再生-参考和T再生之间的差值输入到再生制动扭矩补偿控制器156中，所述再生制动扭矩补偿控制器输出控制变量u再生。
将图3与图2中的再生制动通道(即，框106、108、110和112)进行比较，闭环传动系动力学补偿系统150用于替换原始的基于开环的补偿(即，预补偿器106)。如图3所示，施加具有传递函数C再生(s)的再生制动扭矩补偿控制器156来补偿受控传动系、变速器和电动马达动力学M(s)T(s)。用于闭环的传递函数可以由等式(9)表示：
Figure BDA0002900824440000161
根据理想的闭环控制系统的基本概念，再生制动扭矩控制器C再生(s)可以被设计成在稳态(s＝0)下满足以下等式(10)：
Figure BDA0002900824440000162
因此，再生制动通道中从控制变量u到实际的再生制动扭矩T再生的传递函数可以重写为等式(11)：
T再生(s)＝αr H(s)u(s) (11)
因此，根据等式(11)，再生制动扭矩T再生的动力学与从控制变量u到摩擦制动扭矩T制动的摩擦制动通道的动力学完全相同，不同的是系数αb。作为从控制变量u到摩擦制动扭矩T制动的摩擦制动通道的动力学可以由等式(12)表达：
T制动(s)＝αb H(s)u(s) (12)
因此，RBS-ABS事件控制的目标是使用公共控制变量u(s)来控制再生制动通道和摩擦制动通道两者。对于真实系统，可以使用估计的再生制动扭矩
Figure BDA0002900824440000163
来替换实际的再生制动扭矩T再生，因为不能直接测量实际的再生制动扭矩T再生。因此，提出了以下基于闭环的反馈补偿架构。
参考图4，示出了RBS-ABS事件控制系统200的框图。RBS-ABS事件控制系统200类似于图2中描绘的RBS-ABS事件控制系统100。然而，RBS-ABS事件控制系统200的再生制动控制通道包括闭环传动系动力学补偿系统202，其包括反馈控制。闭环传动系动力学补偿系统202还可以包括前馈控制。
在图4中，利用可以由传递函数Er(s)表示的再生制动扭矩估计器158来生成估计的再生制动扭矩
Figure BDA0002900824440000171
其用于估计实际的再生制动扭矩T再生。估计器的输入变量来自受控设备122，如箭头160所指示。估计的再生制动扭矩
Figure BDA0002900824440000172
可以基于不同的输入变量，诸如M/G 18的电流、车辆10的速度、车轮42的转速等。
通过如图4中所示利用估计的再生制动扭矩
Figure BDA0002900824440000173
反馈来设计用于闭环传动系动力学补偿系统202的控制器C再生(s)和估计器Er(s)，从控制变量u到实际的再生制动扭矩T再生的传递函数可以大致满足等式(11)。结果，实现了传动系动力学补偿的目标，并且可以在没有任何冲突的情况下通过使用相同的防抱死制动控制器(例如，ABS控制器104)来控制再生制动扭矩和摩擦制动扭矩。闭环传动系动力学补偿系统202被配置为经由减法框154并且经由再生制动扭矩补偿控制器156来调整控制变量u与加权系数αr的乘积。减法框154确定控制变量u与加权系数αr的乘积与从再生制动扭矩估计器158输出的估计的再生制动扭矩
Figure BDA0002900824440000174
之间的差值。然后将控制变量u与加权系数αr的乘积与估计的再生制动扭矩
Figure BDA0002900824440000175
的差值输入到再生制动扭矩补偿控制器156，其输出控制变量u再生。然后通过框110处的电动马达和控制动力学传递函数M(s)以及框112处的传动系和变速器传递函数T(s)来调整u再生，以产生实际的再生制动扭矩T再生。应当注意，如果下面描述的前馈补偿器162和求和框164包括在闭环传动系动力学补偿系统202中，则这种控制方法可能略有不同。
对于具有由传动系顺应性引起的非线性和不确定性的受控传动系设备M(s)T(s)，可以使用不同的控制设计方法来设计图4所示的闭环传动系补偿系统202的再生制动扭矩补偿控制器156，C再生(s)。例如，再生制动扭矩补偿控制器156可以是PID控制器、自适应和最佳控制控制器、自适应模型预测控制控制器、模糊逻辑控制器或神经网络控制器。任何控制架构(诸如来自估计的再生制动扭矩的直接输出反馈、基于观察器或卡尔曼滤波器的最佳控制、模型参考自适应控制)可以用于设计再生制动扭矩补偿控制器156。
为了估计再生制动扭矩，估计器Er(s)可以通过使用现有的稳健状态估计器/观察器和扰动观察器进行设计。它也可以通过使用估计的马达扭矩和/或变速器、传动系和轮胎参数来直接计算。例如，马达电流、车轮转速和车辆速度可以用作输入变量，以获得再生制动扭矩估计
Figure BDA0002900824440000181
闭环传动系动力学补偿系统202可以包括前馈补偿器162。前馈补偿器162用于补偿传动系、变速器和电动马达动力学M(s)T(s)。前馈补偿器162可以由与如上所述的预补偿器Cpc(s)相同的传递函数来表示。如果系统包括前馈补偿器162，则前馈补偿器162将用于补偿传动系、变速器和电动马达动力学M(s)T(s)，而任何附加的误差将通过经由再生制动扭矩补偿控制器156和再生制动扭矩估计器158进行的反馈环路来补偿。在不包括前馈补偿器162的系统(即，类似于图4但是不包括前馈补偿器162和加法框164的系统)中，可以使用经由再生制动扭矩补偿控制器156和再生制动扭矩估计器158进行的反馈环路来补偿传动系、变速器和电动马达动力学M(s)T(s)。然后将前馈补偿器162(Cpc(s))、控制变量u和加权系数αr的乘积在加法框164处加到再生制动扭矩补偿控制器156的输出以产生控制变量u再生。
在单独地控制左轮和右轮的系统中，RBS-ABS事件控制系统200可以选择左或右摩擦制动控制变量(即，uL或uR)作为RBS-ABS事件控制系统200的输入变量u。在其中路面与车轮之间的摩擦系数μ在每个车轮处不同的路面上，可能期望根据哪个车轮经历路面与车轮之间的最低摩擦系数μ或者哪个车轮经历最大滑移量λ来从左轮uL或车右轮uR中选择摩擦制动控制变量作为RBS-ABS事件控制系统200的输入。在于2019年9月19日提交的第16/576,274号美国专利申请中描述了单独地控制左轮和右轮的控制系统的示例，所述美国专利申请的公开内容通过引用全部并入本文。
RBS-ABS事件控制系统200可以用于控制具有不同配置的传动系。例如，RBS-ABS事件控制系统200可以用于控制具有轮内马达(单个轮毂马达)的车辆。在其中车辆具有轮内马达的系统中，传动系和变速器动力学T(s)在物理上不存在，这将简化控制系统，即，将不需要补偿传动系和变速器动力学T(s)。在于2019年3月15日提交的第16/355,084号美国专利申请中描述了具有轮内马达的车辆的示例，所述美国专利申请的公开内容通过引用全部并入本文。
图6示出了具有闭环补偿器的RBS-ABS事件控制系统200的模拟测试曲线。仅示出了两条后轮测试曲线，因为在该示例中，电动马达通过开式差速器将再生制动扭矩递送到后轮。左轮和右轮的测试曲线包括：作用在车桥上的扭矩，其被称为再生制动扭矩[Nm]；摩擦制动扭矩[Nm]；车辆速度Vs[mps]；车轮转速Vx[mps]；以及车轮滑移。左轮/轮胎在低摩擦μ路面上，并且其滑移-摩擦曲线中的静态值为0.2。右轮/轮胎在高摩擦μ路面上，并且其滑移-摩擦曲线中的静态值为0.8。
如图6所示，初始车辆速度值为30[mps]。当在t＝0处激活ABS时，应用RBS-ABS控制。在制动期间，RBS-ABS事件控制系统200通过自动地调整再生制动和摩擦制动扭矩控制变量来将车轮滑移维持在参考值-0.2。再生制动扭矩和摩擦制动扭矩在车辆制动操作期间集成。当与原始ABS控制测试(即，其中没有发生再生制动的测试)比较时，车轮滑移控制响应迅速，车辆稳定性得以维持，并且车辆的停止距离处于相同水平，这在于2019年9月19日提交的第16/576,274号美国专利申请和于2019年9月19日提交的第16/576,233号美国专利申请中示出，所述专利的公开内容通过引用全部并入本文。稳健性测试还包括如图5所示改变轮胎阻尼力矩。
在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可以被组合以形成可能未明确描述或示出的另外的实施例。尽管各个实施例可能已经被描述为就一个或多个所期望特性而言相较其他实施例或现有技术实施方式来说提供优点或是优选的，但是本领域的普通技术人员将认识到，一个或多个特征或特性可以折衷以实现期望的总体系统属性，这取决于特定应用和实施方式。因而，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式理想的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：电机；所述电机被配置为在再生制动期间对电池再充电；摩擦制动器，所述摩擦制动器被配置为向所述车辆的车轮施加扭矩以使所述车辆减速；传动系，所述传动系具有变速器；以及控制器，所述控制器被编程为：响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号；基于所述信号与再生制动加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；基于所述信号与摩擦制动加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；基于闭环控制来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，其中所述闭环控制包括基于所述信号与所述再生制动加权系数的乘积与估计的再生制动扭矩之间的差值来调整所述再生制动扭矩，以及基于再生制动扭矩补偿控制框来调整所述电机的所述再生制动扭矩；以及基于前馈补偿器来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，其中所述前馈补偿器是基于传递函数，所述传递函数表示所述电机的动力学、所述摩擦制动器的动力学以及所述车辆的所述传动系和变速器的动力学。
根据一个实施例，所述估计的再生制动扭矩是基于由所述电机生成的电流以及所述车辆的速度。
根据一个实施例，所述再生制动扭矩补偿控制框是PID控制器、自适应模型预测控制器、模糊逻辑控制器或神经网络控制器中的一者。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：车桥，所述车桥具有通向开放式差速器的输入轴和从所述开放式差速器延伸出来的输出轴；车轮，所述车轮固定到每个输出轴；电机，所述电机固定到所述输入轴并且被配置为在再生制动期间使所述车辆减速；摩擦制动器，所述摩擦制动器围绕所述车轮设置并且被配置为使所述车辆减速；以及控制器，所述控制器被编程为：响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号；在所述防抱死制动事件期间基于所述信号与第一加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；在所述防抱死制动事件期间基于所述信号与第二加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；基于包括再生制动扭矩补偿控制框和反馈控制的闭环控制来进一步调整所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；以及基于前馈补偿器来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移。
根据一个实施例，所述反馈控制包括基于所述信号与所述再生制动加权系数的乘积与估计的再生制动扭矩之间的差值来调整所述再生制动扭矩。
根据一个实施例，所述估计的再生制动扭矩是基于由所述电机生成的电流。
根据一个实施例，所述估计的再生制动扭矩是进一步基于所述车辆的速度。
根据一个实施例，所述再生制动扭矩补偿控制框是PID控制器。
根据一个实施例，所述再生制动扭矩补偿控制框是自适应模型预测控制器。
根据一个实施例，所述再生制动扭矩补偿控制框是模糊逻辑控制器。
根据一个实施例，所述再生制动扭矩补偿控制框是神经网络控制器。
根据一个实施例，所述前馈补偿器是基于传递函数，所述传递函数表示所述电机的动力学、所述摩擦制动器的动力学以及所述车辆的传动系和变速器的动力学。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：电机，所述电机被配置为在再生制动期间对电池再充电；摩擦制动器，所述摩擦制动器被配置为向所述车辆的车轮施加扭矩以使所述车辆减速；以及控制器，所述控制器被编程为响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号；基于所述信号与再生制动加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；基于所述信号与摩擦制动加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移；以及基于闭环控制来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移。
根据一个实施例，所述闭环控制包括基于所述信号与所述再生制动加权系数的乘积与估计的再生制动扭矩之间的差值来调整所述再生制动扭矩。
根据一个实施例，所述估计的再生制动扭矩是基于由所述电机生成的电流。
根据一个实施例，所述估计的再生制动扭矩是进一步基于所述车辆的速度。
根据一个实施例，所述闭环控制包括基于再生制动扭矩补偿控制框来进一步调整所述再生制动扭矩。
根据一个实施例，所述再生制动扭矩补偿控制框是PID控制器、自适应模型预测控制器、模糊逻辑控制器或神经网络控制器中的一者。
根据一个实施例，所述控制器被编程为基于前馈补偿器来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移。
根据一个实施例，所述前馈补偿器是基于传递函数，所述传递函数表示所述电机的动力学、所述摩擦制动器的动力学以及所述车辆的传动系和变速器的动力学。

Claims (15)

1.一种车辆，其包括：
电机，所述电机被配置为在再生制动期间对电池再充电；
摩擦制动器，所述摩擦制动器被配置为向所述车辆的车轮施加扭矩以使所述车辆减速；
传动系，所述传动系具有变速器；以及
控制器，所述控制器被编程为响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，
基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号，
基于所述信号与再生制动加权系数以及摩擦制动系统动力学的预补偿器的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，
基于所述信号与摩擦制动加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，
基于闭环控制来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，其中所述闭环控制包括基于所述信号与所述再生制动加权系数和所述摩擦制动系统动力学的预补偿器的所述乘积、估计的再生制动扭矩之间的差值来调整所述再生制动扭矩，以及基于再生制动扭矩补偿控制框来调整所述电机的所述再生制动扭矩，以及
基于前馈补偿器来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，其中所述前馈补偿器是基于传递函数，所述传递函数表示所述电机的动力学、所述摩擦制动器的动力学以及所述车辆的所述传动系和变速器的动力学。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述估计的再生制动扭矩是基于由所述电机生成的电流和所述车轮的转速以及车轮滑移。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中所述再生制动扭矩补偿控制框是PID控制器、自适应模型预测控制器、模糊逻辑控制器或神经网络控制器中的一者。
4.一种车辆，其包括：
车桥，所述车桥具有通向开放式差速器的输入轴和从所述开放式差速器延伸出来的输出轴；
车轮，所述车轮固定到每个输出轴；
电机，所述电机固定到所述输入轴并且被配置为在再生制动期间使所述车辆减速；
摩擦制动器，所述摩擦制动器围绕所述车轮设置并且被配置为使所述车辆减速；以及
控制器，所述控制器被编程为响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，
基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号，
在所述防抱死制动事件期间基于所述信号与第一加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，
在所述防抱死制动事件期间基于所述信号与第二加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，
基于包括再生制动扭矩补偿控制框和反馈控制的闭环控制来进一步调整所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，以及
基于前馈补偿器来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中所述反馈控制包括基于所述信号与所述再生制动加权系数和所述摩擦制动系统动力学的预补偿器的乘积与估计的再生制动扭矩之间的差值来调整所述再生制动扭矩。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述估计的再生制动扭矩是基于由所述电机生成的电流。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中所述估计的再生制动扭矩是进一步基于所述车轮的转速和车轮滑移。
8.根据权利要求4所述的车辆，其中所述再生制动扭矩补偿控制框是PID控制器。
9.根据权利要求4所述的车辆，其中所述再生制动扭矩补偿控制框是自适应模型预测控制器。
10.根据权利要求4所述的车辆，其中所述再生制动扭矩补偿控制框是模糊逻辑控制器。
11.根据权利要求4所述的车辆，其中所述再生制动扭矩补偿控制框是神经网络控制器。
12.根据权利要求4所述的车辆，其中所述前馈补偿器是基于传递函数，所述传递函数表示所述电机的动力学、所述摩擦制动器的动力学以及所述车辆的传动系和变速器的动力学。
13.一种车辆，其包括：
电机，所述电机被配置为在再生制动期间对电池再充电；
摩擦制动器，所述摩擦制动器被配置为向所述车辆的车轮施加扭矩以使所述车辆减速；以及
控制器，所述控制器被编程为响应于防抱死制动事件并且在所述防抱死制动事件期间，
基于期望的车轮滑移率与实际的车轮滑移率之间的差值而生成指示制动所述车辆的总扭矩需求的信号，
基于所述信号与再生制动加权系数的乘积来调整所述电机的再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，
基于所述信号与摩擦制动加权系数的乘积来调整所述摩擦制动器的摩擦制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移，以及
基于闭环控制来进一步调整所述电机的所述再生制动扭矩，以将实际的车轮滑移维持在或驱动到所述期望的车轮滑移。
14.根据权利要求13所述的车辆，其中所述闭环控制包括基于所述信号与所述再生制动加权系数的乘积与估计的再生制动扭矩之间的差值来调整所述再生制动扭矩。
15.根据权利要求13所述的车辆，其中所述前馈补偿器是基于传递函数，所述传递函数表示所述电机的动力学、所述摩擦制动器的动力学以及所述车辆的传动系和变速器的动力学。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116373609A (zh) * 2023-06-05 2023-07-04 厦门金龙汽车新能源科技有限公司 一种纯电动客车的制动策略优化方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11273713B2 (en) 2019-09-19 2022-03-15 Ford Global Technologies, Llc Regenerative braking/anti-lock braking control system
US11180125B2 (en) * 2019-09-19 2021-11-23 Ford Global Technologies, Llc Regenerative braking/anti-lock braking control system
US11654875B2 (en) 2020-01-21 2023-05-23 Ford Global Technologies, Llc Regenerative braking and anti-lock braking control system
US20230150371A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-18 GM Global Technology Operations LLC Automated friction brake assisted vehicle stop

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2796039B2 (ja) 1993-05-14 1998-09-10 株式会社日立製作所 電気自動車の制動装置
US5615933A (en) 1995-05-31 1997-04-01 General Motors Corporation Electric vehicle with regenerative and anti-lock braking
JP3442266B2 (ja) 1997-09-16 2003-09-02 トヨタ自動車株式会社 車両用制動装置
US6709075B1 (en) 2000-08-07 2004-03-23 Ford Global Technologies, Llc System and method for braking an electric drive vehicle on a low Mu surface
DE10204723A1 (de) 2002-02-05 2003-08-14 Continental Teves Ag & Co Ohg Verfahren zur Koordination des Einsatzes eines regenerativen und eines blockierschutzgeregelten Systems
EP1674360B1 (en) 2004-12-24 2012-01-18 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle braking apparatus and related control method
JP4765487B2 (ja) 2005-08-29 2011-09-07 株式会社アドヴィックス 車両用ブレーキ装置
US7957875B2 (en) * 2008-01-17 2011-06-07 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for predicting braking system friction
US20120138375A1 (en) 2010-12-03 2012-06-07 Vectrix International Limited Regenerative braking system for an electric vehicle and method of use
US8764126B2 (en) * 2011-05-03 2014-07-01 Robert Bosch Gmbh Fuzzy logic based brake control
JP2014079099A (ja) 2012-10-11 2014-05-01 Ntn Corp モータ搭載自動車のアンチロックブレーキ制御システム
JP5983871B2 (ja) 2013-05-21 2016-09-06 トヨタ自動車株式会社 ブレーキ装置
JP6236672B2 (ja) * 2013-09-26 2017-11-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動車両の制御装置
WO2015068800A1 (ja) 2013-11-08 2015-05-14 本田技研工業株式会社 制動力制御システム
US9193339B2 (en) 2013-11-22 2015-11-24 Arvinmeritor Technology, Llc Vehicle brake system and method of control
US9296391B2 (en) 2014-03-25 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc E-drive torque sensing vehicle state estimation methods for vehicle control
JP6618073B2 (ja) 2015-09-18 2019-12-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 制動制御装置
US20180093571A1 (en) 2016-09-30 2018-04-05 Faraday&Future Inc. Braking torque blending system and method
US20180154777A1 (en) 2016-12-02 2018-06-07 Faraday&Future Inc. Braking torque blending system and method for automatic emergency braking
JP6791027B2 (ja) 2017-06-09 2020-11-25 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
US10399440B2 (en) 2017-06-15 2019-09-03 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for regenerative hybrid vehicle braking
JP6885256B2 (ja) 2017-08-04 2021-06-09 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
US10723229B1 (en) 2019-03-15 2020-07-28 Ford Global Technologies, Llc Regenerative braking control system
US11413970B2 (en) 2019-08-21 2022-08-16 Ford Global Technologies, Llc System and method for improving traction of a vehicle that includes two electric machines
US11273713B2 (en) 2019-09-19 2022-03-15 Ford Global Technologies, Llc Regenerative braking/anti-lock braking control system
US11654875B2 (en) 2020-01-21 2023-05-23 Ford Global Technologies, Llc Regenerative braking and anti-lock braking control system
US11541775B2 (en) 2020-02-04 2023-01-03 Ford Global Technologies, Llc Battery state of charge estimation system for a hybrid/electric vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116373609A (zh) * 2023-06-05 2023-07-04 厦门金龙汽车新能源科技有限公司 一种纯电动客车的制动策略优化方法
CN116373609B (zh) * 2023-06-05 2023-07-28 厦门金龙汽车新能源科技有限公司 一种纯电动客车的制动策略优化方法

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US20210221343A1 (en) 2021-07-22
US11654875B2 (en) 2023-05-23

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