再生制动控制方法
阅读：785发布：2020-05-13
专利汇可以提供再生制动控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 再生 制动 控制方法。本文公开了利用 电子 控制制动器的再生 制动系统 的再生制动控制方法，其被设计成，在低制动器压 力 情况下，经由制动器液压力控制来增加车辆的再生制动 能量 恢复率。该再生制动控制方法包括以下步骤：基于车速和驾驶员 请求 的制动力来确定是否需要对非主动轮进行再生制动协同控制，从而选择是否执行所述再生制动协同控制，由此实现车辆的稳定制动。如果需要所述再生制动协同控制，则控制非主动轮的制动器液压力，以增加主动轮的再生制动力，其增加了再生制 动能 量恢复率。，下面是再生制动控制方法专利的具体信息内容。
1.一种再生制动控制方法，该再生制动控制方法包括以下步骤：
根据制动时的车速来计算驱动马达的最大再生制动力；
基于制动时的车辆信息来计算驾驶员请求的制动力；
基于所述车速和所述驾驶员请求的制动力来判断是否需要对非主动轮进行再生制动协同控制；
在判断出需要对所述非主动轮进行所述再生制动协同控制时控制所述非主动轮的液压制动力；以及
附加地生成主动轮的、与所述非主动轮的所述液压制动力相对应的再生制动力。
2.根据权利要求1所述的再生制动控制方法，其中，判断是否需要对所述非主动轮进行所述再生制动协同控制包括在初始制动阶段控制所述主动轮的液压力之后判断所述驱动马达的所述最大再生制动力是否超过所述主动轮的可控最大液压力。
3.根据权利要求2所述的再生制动控制方法，其中，如果所述驱动马达的所述最大再生制动力超过所述主动轮的所述可控最大液压力，则控制所述非主动轮的所述液压制动力，以增加所述主动轮的所述再生制动力。
4.根据权利要求3所述的再生制动控制方法，其中，在前轮驱动车辆的情况下，控制后轮的液压制动力，以增加前轮的再生制动力。
5.根据权利要求3所述的再生制动控制方法，其中，在后轮驱动车辆的情况下，控制前轮的液压制动力，以增加后轮的再生制动力。
再生制动控制方法
技术领域
[0001] 本发明的实施方式涉及利用电子控制制动器的再生制动(regenerative brake)系统的再生制动控制方法，其可以在低制动器压力情况下经由制动器液压力来增加车辆的再生制动能量恢复率。
背景技术
[0002] 再生制动系统利用安装至车辆驱动轴的驱动马达，将车轮的动能的、在制动期间以热能形式发射的一部分转换成电能，允许将该能再用于车辆驱动，从而增强了燃料经济性。因而，该再生制动系统可能需要在获得车辆制动稳定性的同时使再生制动能量恢复率最大化。
[0003] 目前，诸如电液压制动(EHB)系统、液压辅助系统、电子控制制动系统等的各种再生制动系统正在开发中或者已经大量生产。
[0004] 电液压制动(ENB)系统利用踏板行程传感器来检测驾驶员请求的制动力，并且通过向前轮和后轮分配压力来生成所需液压制动力，其对应于驾驶员请求的制动力与再生制动力之差。在2轮驱动(2WD)车辆的情况下，如果在初始制动阶段，驾驶员请求的制动力小于车辆驱动马达的最大容量，则EHB系统按最小压力(大约5巴)保持非主动轮(前轮驱动(FWD)车辆的后轮或后轮驱动(RWD)车辆的前轮)，并且利用主动轮(FWD车辆的前轮或RWD车辆的后轮)的压力生成液压制动力。接着，如果驾驶员请求的制动力变得大于驱动马达的最大容量，则EHB系统保持或减少主动轮(FWD车辆的前轮或RWD车辆的后轮)的压力，并且增加非主动轮(FWD车辆的后轮或RWD车辆的前轮)的压力，以生成车辆所需的液压制动力。
[0005] 尽管利用EHB系统的再生制动控制方法可以通过在初始制动阶段控制非主动轮的压力而有利地生成主动轮的附加再生制动力，但在高速情况下，在初始制动阶段，利用非主动轮的液压制动力生成主动轮的再生制动力可能造成主动轮过制动。这可能因车轮打滑而劣化制动稳定性，或者可能需要诸如防抱死制动系统(ABS)之类的安全系统，其限制了再生制动控制，从而限制了再生制动能量恢复率。
[0006] 液压辅助系统(hydraulic booster system)利用踏板行程传感器来检测驾驶员请求的制动力，并且通过对主动轮(FWD车辆的前轮或RWD车辆的后轮)和非主动轮(FWD车辆的后轮或RWD车辆的前轮)同时进行压力控制，来生成所需液压制动力，其对应于驾驶员请求的制动力与再生制动力之差。
[0007] 为在制动期间通过同时控制驱动轴和非驱动轴的压力来获得驾驶员请求的制动力，利用液压辅助系统的再生制动控制方法需要附加地生成驱动轴的、与非驱动轴的受控压力相对应的再生制动力。在这种情况下，驱动轴总是受与非驱动轴的受控压力相对应的再生制动力影响，由此造成主动轮过制动。与利用EHB系统的再生制动控制方法类似，在高速的情况下制动时，可能因车轮打滑而劣化制动稳定性，或者可能需要诸如ABS的安全系统，其限制了再生制动控制，从而限制了再生制动能量恢复率。
[0008] 在利用电子控制制动系统的再生制动控制中，仅控制驱动轴的、起生成再生制动力的制动器压力，其使得能够以和常规制动系统相同的方式向前和后轮分配制动力。在这种情况下，如果驾驶员请求的制动力小于车辆驱动马达的最大容量(低制动器压力下再生制动)则可以仅控制驱动轴的制动器压力，所以车辆的最大再生制动力至多是主动轮的输入制动力水平，具体来说，在中速或低速区段，其可能限制再生制动能量恢复率。
[0009] 如上所述，在多数情况下，利用再生制动能量的电动车辆和混合动力车辆可能因制动力小于车辆驱动马达的最大容量而展示有限的恢复制动动力恢复率。
发明内容
[0010] 因此，本发明的一个方面是提供一种利用2WD车辆的电子控制制动系统的再生制动系统的再生制动控制方法，其可以在高速下实现稳定的制动，并且在中速或低速下增加再生制动能量恢复率。
[0011] 本发明的附加方面部分地将在下面的描述中加以阐述，并且根据本描述将部分地显见，或者可以通过本发明的具体实践而获知。
[0012] 根据本发明的一个方面，提供了一种再生制动控制方法，该再生制动控制方法包括以下步骤：根据制动时的车速来计算驱动马达的最大再生制动力；基于制动时的车辆信息来计算驾驶员请求的制动力；基于所述车速和所述驾驶员请求的制动力来判断是否需要对非主动轮进行再生制动协同控制；在判断出需要对所述非主动轮进行所述再生制动协同控制时，控制所述非主动轮的液压制动力；以及附加地生成主动轮的、与所述非主动轮的所述液压制动力相对应的再生制动力。
[0013] 所述判断是否需要对所述非主动轮进行所述再生制动协同控制可以包括在初始制动阶段在控制所述主动轮的液压力之后判断所述主动马达的所述最大再生制动力是否超出所述主动轮的可控最大液压力。
[0014] 如果所述驱动马达的所述最大再生制动力超出了所述主动轮的所述可控最大液压力，则可以控制所述非主动轮的所述液压制动力，以增加所述主动轮的所述再生制动力。
[0015] 在前轮驱动车辆的情况下，可以控制后轮的液压制动力，以增加前轮的再生制动力。
[0017] 根据下面结合附图对这些实施方式的描述，本发明的这些和/或其它方面将变明白并且跟容易清楚，其中：
[0018] 图1是根据本发明一种实施方式的再生制动系统的概念图；
[0019] 图2是根据本发明实施方式的再生制动系统的液压控制回路图；
[0020] 图3是例示车速与最大再生扭矩之间的关系的图形；
[0021] 图4是例示在利用2WD车辆的电子控制制动系统的再生制动系统的低制动压力情况下车速的分布图；
[0022] 图5是例示在利用2WD车辆的电子控制制动系统的再生制动系统的低制动压力情况下制动器液压力的分布图；
[0023] 图6是例示在利用2WD车辆的电子控制制动系统的再生制动系统的低制动压力情况下再生制动扭矩的分布图；
[0024] 图7是例示根据本发明实施方式的、在2WD车辆的前轮居中式再生制动协同控制的低制动压力情况下制动器液压力的分布图；
[0025] 图8是根据本发明实施方式的、在2WD车辆的前轮居中式再生制动协同控制的低制动压力情况下再生制动扭矩的分布图；
[0026] 图9是例示根据本发明实施方式的、在2WD车辆的后轮居中式再生制动协同控制的低制动压力情况下制动器液压力的分布图；以及
[0027] 图10是例示根据本发明实施方式的、在2WD车辆的后轮居中式再生制动协同控制的低制动压力情况下再生制动扭矩的分布图。
具体实施方式
[0028] 下面，对本发明实施方式进行详细说明，附图中例示了其实施例，其中，贯穿所有图相同标号指相同部件。
[0029] 图1是根据本发明一种实施方式的再生制动系统的概念图。
[0030] 在图1中，根据本发明实施方式的再生制动系统包括液压制动控制单元(即，发动机控制单元(ECU))10和混合控制单元(HCU)20。ECU 10利用主压力或踏板行程来计算驾驶员请求的制动力，并且执行液压力控制以生成与驾驶员请求的制动力(总制动力)和再生制动力(即，再生制动扭矩)之差相对应的制动器液压力。HCU20执行再生制动控制，以通过电动马达来生成再生制动扭矩，利用电能旋转车辆的车轮FL、RR、RL以及FR。HCU 20向ECU 10发送再生制动力的值。
[0031] ECU 10和HCU 20经由CAN通信发送信息。
[0032] 图2是根据本发明实施方式的再生制动系统的液压控制回路图。
[0033] 在图2中，根据本发明实施方式的再生制动系统的液压控制装置包括：用于感测制动器踏板100的操作速率(即，驾驶员请求的制动力)的踏板行程传感器110；用于由制动器踏板100的操作来施加制动器液压力以操作制动器的主缸(master cylinder)120；用于感测主缸120的、基于驾驶员制动意图而改变的压力(下面，称为主压力)的主压力传感器130；安装至相应车轮FL、RR、RL以及FR以感测施加至轮缸(wheel cylinder)140的实际制动压力(下面，称为车轮压力)的车轮压力传感器150；设置在轮缸140的入口和出口处以传动制动压力的多个入口阀160和出口阀170；安装至相应车轮FL、RR、RL以及FR以感测车速的车轮速度传感器180；以及用于控制所述多个入口阀160和出口阀170的开/闭操作的ECU 10。
[0034] ECU 10经由CAN通信从HCU 20接收电动马达获取的再生制动力的值，并且根据踏板行程传感器110感测到的踏板行程或主压力传感器130感测到的主压力来感测驾驶员请求的制动力。此后，ECU 10执行液压力控制以生成液压制动力，其对应于所感测到的驾驶员请求的制动力(总制动力)与和再生制动扭矩相对应的再生制动力之差。在这种情况下，ECU 10基于对应于总制动力与再生制动力之差的液压制动力来计算目标车轮压力，并且将主压力调节到该目标车轮压力。该目标车轮压力是要同等地施加至所有车轮FL、RR、RL以及FR的制动压力，并且用于调节要向相应轮缸140传动的液压制动力。
[0035] ECU 10基于车速和驾驶员请求的制动力来确定是否需要对非主动轮进行再生制动协同控制，并且选择是否执行再生制动协同控制，由此获得车轮制动稳定性。如果需要再生制动协同控制，则ECU 10通过控制非主动轮的制动器液压力，经由制动压力控制来增加主动轮的再生制动力，由此，增加再生制动能量恢复率。
[0036] 对于FWD车辆的情况来说，ECU 10基于车速和驾驶员请求的制动力来确定是否需要对作为非主动轮的后轮进行再生制动协同控制，从而选择是否执行再生制动协同控制，由此实现车辆的稳定制动。如果需要再生制动协同控制，则ECU 10通过控制后轮的制动器液压力，经由制动压力控制来增加前轮的再生制动力，由此增加再生制动能量恢复率。
[0037] 对于RWD车辆的情况来说，ECU 10基于车速和驾驶员请求的制动力来确定是否需要对作为非主动轮的前轮进行再生制动协同控制，从而选择是否执行再生制动协同控制，由此获得车辆的稳定制动。如果需要再生制动协同控制，则ECU 10通过控制前轮的制动器液压力，经由制动压力控制来增加后轮的再生制动力，由此增加再生制动能量恢复率。
[0038] 下面，对利用上述制动系统的再生制动控制方法的操作和效果进行描述。
[0039] 电动车辆和混合动力车辆的再生制动能量的量取决于驱动马达的容量，并且可以利用马达的每分钟转速(RPM)与马达功率P之间的关系而通过下面的等式1来计算驱动马达的再生制动扭矩。
[0040] 等式1
[0042] 下面的等式2示出了向等式1应用转换表达式的结果。
[0043] 等式2
[0044] ω＝马达RPM×π/30(rad/s)
[0045] 1RPM＝2π/60(rad/s)
[0046] P(kw)＝T(Nm)×马达RPM×π/30(rad/s)×(1/1000))(kNm/Nm)
[0047] 在等式2中，马达具有固定容量，并由此，应当清楚，马达的再生制动扭矩成反比于马达RPM。马达的最大再生制动扭矩可以利用根据测出的车速和纵向减速比(longitudinal reduction gear ratio)所计算出的马达RPM来计算，并且可以利用马达扭矩和纵向减速比来计算驱动轴的扭矩。因而，可以计算基于车速和驱动轴扭矩的马达最大再生制动扭矩。
[0048] 图3例示了车速与利用等式1和等式2的最大再生制动扭矩之间的关系。
[0049] 图3是例示车速与最大再生制动扭矩之间的关系的图形，驱动轴扭矩的坐标根据马达容量确定。
[0050] 图4至6例示了在利用FWD车辆的电子控制制动系统的再生制动协同控制系统的低制动压力情况下，车速、制动器液压力以及再生制动扭矩的分布图。
[0051] 图4是例示在利用2WD车辆的电子控制制动系统的再生制动系统的低制动压力情况下车速的分布图，图5是例示在利用2WD车辆的电子控制制动系统的再生制动系统的低制动压力情况下制动器液压力的分布图，而图6是例示在利用2WD车辆的电子控制制动系统的再生制动系统的低制动压力情况下再生制动扭矩的分布图。
[0052] 如图4至6所示，当再生制动控制按和常规制动系统相同的方式在低制动压力情况下开始时，电子控制制动系统可能向前和后轮分布制动力，但如果驾驶员请求的制动力等于或小于车辆驱动马达的最大容量，则仅控制起生成再生制动力的作用的驱动轴的制动压力。在这种情况下，车辆的最大再生制动力至多是驱动轴的输入制动力水平，特别是在中速或低速区段，结果导致有限再生制动能量恢复率。
[0053] 因而，本发明实施方式尝试防止在EHB系统和液压辅助系统的高速制动情况下的过制动，并且防止在电子控制制动系统的低制动压力情况下再生制动能量恢复率的劣化。
[0054] 根据图3至图6，应该清楚，在高速区段(驱动马达按高速RPM运转的区段)，基于等式1，以相同的马达功率P来生成低再生制动扭矩。以相同马达功率P的再生制动扭矩朝低速区段增加。
[0055] 因而，在根据本发明实施方式的用于增加再生制动能量恢复率的方法中，在初始制动阶段(在高速区段)，基于再生制动扭矩的制动器液压力协同控制允许再生制动协同控制，以通过控制主动轮的液压制动力来生成与主动轮的液压制动力相对应的再生制动制动能量，从而实现车辆的稳定制动，以防止主动轮的过制动。随后，如果在中间制动阶段之后(在中速或低速区段)车辆驱动马达的最大容量超出主动轮的可控最大液压力，则控制非主动轮的液压制动力，以增加主动轮的再生制动力。
[0056] 上述方法可以按两种方式来执行。
[0057] 首先，对于FWD车辆的再生制动协同控制的情况来说，如果在初始制动阶段，在控制了前轮的液压力之后，驱动马达的可能再生制动力超出前轮的可控液压力，则附加地控制后轮的液压力并且附加地生成前轮的、与后轮的受控液压力相对应的再生制动力。
[0058] 其次，对于RWD车辆的再生制动协同控制的情况来说，如果在初始制动阶段，在控制了后轮的液压力之后，驱动马达的可能再生制动力超出后轮的可控液压力，则附加地控制前轮的液压力并且附加地生成前轮的、与前轮的受控液压力相对应的再生制动力。
[0059] 图7至图10例示了在2WD车辆的低制动压力情况下，利用再生制动协同控制方法的制动器液压力和再生制动扭矩的分布图。
[0060] 图7是例示根据本发明实施方式的、在2WD车辆的前轮居中式再生制动协同控制的低制动压力情况下制动器液压力的分布图，而图8是根据本发明实施方式的、在2WD车辆的前轮居中式再生制动协同控制的低制动压力情况下再生制动扭矩的分布图。
[0061] 图9是例示根据本发明实施方式的、在2WD车辆的后轮居中式再生制动协同控制的低制动压力情况下制动器液压力的分布图，而图10是例示根据本发明实施方式的、在2WD车辆的后轮居中式再生制动协同控制的低制动压力情况下再生制动扭矩的分布图。
[0062] 根据图7至图10，应该清楚，在初始制动阶段(在高速区段)，基于再生制动扭矩的制动器液压力协同控制允许再生制动协同控制，以生成与主动轮的液压制动力相对应的再生制动能量，并且通过控制主动轮的液压制动力来实现车辆的稳定制动，以防止主动轮的过制动。随后，在中间制动阶段之后(在中速或低速区段)，如果车辆驱动马达的最大容量超出了主动轮的可控最大液压力，则控制非主动轮的液压制动力，来增加主动轮的再生制动力，以增加再生制动能量恢复率。这实现了车辆的稳定制动，并且使再生制动能量恢复效率最大化。
[0063] 根据上述描述，应该清楚，根据本发明实施方式的利用2WD车辆的电子控制制动系统的再生制动系统可以在高速区段实现车辆的稳定制动，并且在中速和低速区段最大化再生制动能量恢复率。
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