專利名稱：用于車輛的防抱死剎車系統的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種包括電力牽引系統的車輛。更加具體地，本發明涉及一種用于使包括電力牽引系統的車輛減速的方法和系統。
背景技術：
一般地，車輛具有機械制動裝置或者液壓剎車裝置，這些裝置被用于車輛減速。但是，具有電力牽引系統的車輛，比方說電動車或者混合動力車的情形中，除了使用車輛中現存的機械制動裝置或者液壓剎車裝置來實現減速之外，車輛還通過使用作為車輛的推進系統的電動機來實現減速。使用電動機來減速車輛在本領域是已知的，并且其一般被認為是一種再生制動。剎車裝置是車輛的最至關要緊的安全裝置中的一個，人們進行了研究以期來克服涉及車輛剎車裝置的各種問題。關于剎車裝置的一個普遍的問題就在于車輛的剎車踏板被按壓時車輛的輪子會被鎖死。因此，研究的一方面就是要來測定車輪的鎖死。一般地，當車輛必須在相對較少的時間段(突然剎車)內被停止下來的時候會發生車輪的鎖死。這樣的車輪鎖死通過監控車輪的速度而被測定，可利用設置在車輛的一個或者多個輪子處的傳感器來實現車輪速度監控。但是設置用于監控車輪速度的傳感器可能是昂貴的。在車輛剎車裝置領域中的研究的第二個方面就是要保證車輪的防抱死。這樣的系統稱為防抱死剎車系統(ABS)。一般在用于電力牽引車輛的ABS中，當車輛的一個或者多個輪子的抱死被測定到時，ABS能夠通過控制車輛中所存在的機械制動器或者液壓剎車裝置來實現車輪的防抱死， 并且在當車輪的抱死被測定到時再生剎車完全沒有被使用。根據前面的討論，目前需要一種能夠有效地并且按照低花費的方式來測定車輪抱死的發明。另外，該發明應當能夠使用再生剎車裝置來實現車輪的防抱死。
發明內容
本發明的一個目的就是在車輛減速過程中，有效地并且按照低花費的方式判定車輪的抱死。本發明的另一個目的就是要通過使用再生制動來實現車輪的防抱死。根據前面所述，本發明的一個實施方式提供了一種用于在車輛中實現防抱死剎車的方法，所述車輛至少由電動機牽引。該方法包括通過監控電動機、至少一個車輪、變速器、 傳動軸和地速中的至少一個的速度從而來監控車輛的至少一個車輪的速度。另外，在車輛減速過程中，通過將電動機、至少一個車輪、變速器、傳動軸以及地速中的至少一個的速度的實際變化率與至少一個車輪的速度的期望變化率進行比較來探測至少一個車輪的抱死趨向。如果比較結果指示了至少一個車輪存在抱死趨勢，那么至少再生制動被調節來防止至少一個車輪的抱死。當車輪的抱死趨向被探測到時，立刻撤銷再生制動從而來允許電動機和車輪旋轉。另外，當車輪不存在抱死趨向時動力地增加再生制動，以及在當車輪存在抱死趨向時減少再生制動。除了調節再生制動之外，車輛中的機械式的或者液壓式的制動裝置也要調節。當結合于下面的說明書和附圖時，本發明的實施方式的這些以及其它方面將被更好地評價和理解。但是應當被理解的是，下面的指示了優選實施方式及其許多特別細節的說明書是出于示例的目的而被給出的，并不是要限制本發明。在本發明實施方式的范圍之內，只要不脫離其基本精神，可以對本發明進行許多改變和修改，并且本發明的實施方式包括了所有的這樣的修改。
參照下面的附圖，將會更好地理解本發明實施方式中的文字部分。圖1顯示了根據本發明的各種實施方式的存在于電力牽引車輛中的系統100 ；圖2顯示了根據本發明的各種實施方式的電動機的時間-速度簡圖；圖3是根據本發明的各種實施方式的用于在至少由電動機牽引的車輛中實現防抱死剎車的方法的流程圖；圖4是根據本發明的各種實施方式的顯示了再生制動和機械制動之間相互關系的簡圖；以及圖5顯示了用于防止車輛的車輪抱死的再生制動的調制。
具體實施例方式本發明的具體實施方式
和各種特性以及有利的細節將參照非限制性的實施方式而被更加全面地闡釋，這些非限制實施方式被顯示在附圖中并且在下面的說明書中被詳細描述。對于眾所周知的組件以及加工方法的說明則被省略，從而來突出本發明的實施方式。 這里所使用的實施例僅僅是為了便于理解本發明的實施方式能夠得以實施的方式，并且為了進一步使得本領域技術人員能夠來實踐本發明的實施方式。因此，實施例不應當被解釋為對本發明實施方式的范圍的限制。正如所提及的，對于能夠有效地并且按照低花費的方式來測定車輛的至少一個車輪的抱死的發明存在一種需求。另外，該發明還應當能夠通過使用再生剎車裝置來實現至少一個車輪的防抱死。這里的實施方式通過提供一種新穎的方法和系統來實現上述目的。 現在參照附圖，更具體地是參見附圖1至5，其中類似的附圖標記在所有附圖中始終指示相同的技術特征，下面是優選實施例的介紹。圖1顯示了存在于電力牽引車輛中的根據本發明的不同實施方式的系統100。該系統100存在于比方說電動車輛(EV)以及混合動力車輛那樣的車輛中，這些車輛由至少一個電動機牽引。系統100包括電池102，電動機控制器模塊(MCM) 104，電動機106，變速器/ 傳動軸108以及車輪110。MCM104配置用來調節由電池102提供給電動機106的電流。由電動機106所產生的扭矩或者直接通過傳動軸108或者通過變速器108而傳送給車輛的輪子110。電動機106可以是三相感應電動機或者該領域公知的任何的電動機。在本發明的一個實施方式中，電池102為電動機106提供直流電。電池102提供給電動機106的電能經由MCM104而被調節。MCM104基于各種參數而來調節電池102所提供的電能。在本發明的一個實施方式中，MCM104所考慮的各種參數為現有的道路阻力加載、車輛速度、駕駛員的油門指令、功率通量和方向以及電動機106的速度。另外，在剎車期間，MCM104能夠通過已經運行的電動機106來將可利用的能量轉換成電能并且將能量重新反饋給電池102，因此來減速車輛。這個過程被稱作再生剎車。可以被MCM104從電動機106中汲取的能量的比率是一個可以在 MCM104中進行設置的參數。該比率與所應用的剎車直接成比例。這種由再生剎車所產生的制動力還要由車輛中所存在的附加的機械式或液壓式剎車裝置進行補充。除了其它參數， 比方說現有的道路阻力加載、車輛速度、駕駛員的油門指令、駕駛員的剎車指令以及功率通量和方向之外，MCM104還要基于車輛的至少一個輪子110中的狀態來調節再生剎車。在本發明的一個實施方式中，MCM104基于電動機106的速度的變化速率來決定車輛的輪子110中的至少一個的狀態，比方說在剎車時輪子110中的至少一個的抱死。配置用來監控電動機106的速度的MCM106能夠計算電動機106的速度的變化速率。圖2顯示了根據本發明的各種實施方式的電動機106的速度相對于時間所繪制的簡圖。在圖2中，線 204和206示例性地限定出了當駕駛員提供剎車指令時電動機106的速度的一個區段。該速度區段是MCM104基于現有的道路阻力加載、車輛速度、駕駛員的油門指令、駕駛員剎車指令、功率通量和方向、電動機106的歷史數據、從在車輛上所進行的測試中而獲得的車輛行為、通過收集車輛行為數據的車載系統而獲得的可以利用的數據中的一個或者多個而計算得出的。該區段指示了車輛正在被減速，同時車輛的車輪110沒有抱死。該區段還指示了期望的電動機106速度，其中車輛的輪子110沒有抱死。這些期望值也可以被預先編程在 MCM104中，其中，期望速度是一個預先編程的經驗值，該經驗值由實驗方法來決定。MCM104 通過比較電動機106的實際速度和電動機106的期望速度從而來決定車輛的至少一個輪子 110的抱死趨向。如果電動機106的實際速度落入了畫有陰影線的區域202內，那么這就指示出至少一個輪子110存在抱死的趨向。至少一個輪子110存在抱死趨向的一個示例性電動機106速度通過線206而示出，該線206落在畫有陰影線的區域202內。在本發明的一個實施方式中，電動機106期望的減速基于車輛的物理參數而實現，所述參數比方說是車輛的重量以及電動機106轉矩速度特性，以及其它參數。在本發明的一個實施方式中，車輪110的抱死通過監控至少一個輪子110的速度來測定。MCM104從設置在車輛的一個或者多個車輪處的傳感器接收至少一個輪子110的速度值。至少一個輪子110的速度值與車輪的期望速度值進行比較，從而來判定車輛的輪子 110的抱死情況。在本發明的一個實施方式中，車輪110的抱死通過監控變速器108的速度來測定， 所述變速器108用于將電動機106所產生的轉矩傳遞給車輪110。變速器108的速度與變速器108的期望速度進行比較，從而來判定車輛的輪子110的抱死情況。在本發明的一個實施方式中，車輪110的抱死通過監控傳動軸108的速度來測定， 所述傳動軸用于將電動機106所產生的轉矩傳遞給車輪110。傳動軸108的速度與傳動軸 108的期望速度進行比較，從而來判定車輛的輪子110的抱死情況。在本發明的一個實施方式中，車輪110的抱死通過監控車輛的地速來測定。車輛的地速與車輛的期望地速進行比較，從而來判定車輛的輪子110的抱死情況。在本發明的一個實施方式中，車輪110的抱死通過監控車輛輪子的速度，通過監控電動機106、車輪、變速器、傳動軸以及地速中的至少一個且將所監控的參數與所監控的參數的期望值進行比較來判定。在判定車輛的至少一個車輪110的抱死趨向之后，MCM104至少地調節至少一個車輪110的再生剎車裝置，從而來防止車輛的至少一個輪子110的抱死。根據本發明的各種實施方式，圖3是用于實施車輛中的防抱死剎車系統的方法的流程圖，所述車輛至少由電動機106牽引。在步驟302中，MCM104通過監控至少一個電動機106、至少一個車輪110、 變速器108/傳動軸108以及地速從而監控車輛的至少一個輪子110的速度。接著，在步驟 304中MCM104將至少一個電動機106、至少一個車輪110、變速器108/傳動軸108以及地速的實際速度與至少一個電動機106、車輪110、變速器108/傳動軸108以及地速的期望速度進行比較。如果實際速度處在期望速度范圍之內，那么在步驟306中，MCM104判定車輛的至少一個輪子110沒有抱死的趨向。然后，MCM104繼續監控至少一個電動機106、至少一個車輪110、變速器108/傳動軸108以及地速的速度變化率。但是，如果在步驟304中，MCM104 判定實際速度不處在期望速度范圍內，那么在步驟308中，MCM104判定車輛的至少一個輪子110具有抱死的趨向。接下來，在步驟310中，MCM104至少調制再生剎車系統來防止車輛的至少一個輪子的抱死。與此同時，MCM104繼續監控至少一個電動機106、至少一個車輪 110、變速器108/傳動軸108以及地速的速度變化率，并且將它們與期望值進行比較，從而來判定是否仍然存在抱死趨向或者來判定至少一個車輪110是否存在新的抱死趨向。在本發明的一個實施方式中，MCM104調整再生制動與車輛中現存的機械式或液壓式剎車裝置的相互關系。根據本發明的各種實施方式，圖4是顯示了再生制動和通過機械剎車裝置實現的制動之間的相互關系的簡圖。在圖中，按照百分比形式的剎車踏板行程繪制在X軸上，并且由再生制動和機械制動所產生的制動力繪制在Y軸上。再生制動和機械制動共同形成了完整的剎車系統。該圖顯示了基于駕駛員的剎車指令的再生制動和機械制動的行為。圖中的線408和410描繪了根據本發明實施方式的再生制動和機械制動的曲線。 圖中的區域402代表了這樣一種狀態，即油門松開。一旦油門被釋放，一定量的再生制動通過電動機106就被應用于至少一個車輪110。另外，隨著剎車踏板被按壓，如在區域404和 406中所指示的，再生制動就被逐漸地增加至100%。在本發明的一個實施方式中，如在圖中所顯示的，機械式/液壓式制動僅在再生制動增加到100%之后才會被激活。在本發明的一個實施方式中，僅僅再生制動就足夠用來實現期望的剎車效果。但是，機械式制動器在突然停止的情況下可能還是需要的，也就是當車輛必須在相當短的時間段范圍內被減速到將車輛停止下來的時候。在本發明的教導下，所屬領域技術人員可以得出機械式制動和再生制動之間的各種不同的相互關系。另外，也可獲得不同的再生制動和機械制動曲線。圖5顯示了再生制動的調節，從而來防止車輪的抱死。圖5是這樣一個圖表，其中再生制動力以及電動機速度被繪制在Y軸上，而時間被繪制在X軸上。在該圖中，502,504和506是這樣的區域，其中至少一個車輪110的抱死趨向按照前面所解釋的那種方式而識別，并且再生制動因此被調節來防止車輛的至少一個輪子110的抱死。當識別到車輪的抱死趨向時，再生制動力減小，這樣車輪就不會被抱死。稍后，再生制動力隨著克服車輪的抱死趨向而增加。MCM104連續地監控前面所描述的那些各種參數從而來判定至少一個車輪的抱死趨向，并且因此調節再生制動力。本發明的方法和系統在本發明的范圍之內可以被改變或者修改，并且可以被應用于具有一個或者多個車輪的車輛當中，所述車輛包括至少一個電力牽引系統。具有電力牽引系統的車輛包括具有輪轂電動機或者“輪內”電動機的車輛。 前面對于具體實施方式
的描述將如此全面地展現本發明實施方式的一般特性，因此其他人只要借助于現有的技術就可以容易地進行改進和/或修改，從而實現不同的應用，只要不脫離本發明的基本概念，這樣的特定實施方式以及這樣的改變和改進都應該并且將要被歸入到本發明公開實施方式的等價物的意義和范疇之內。應當被理解的是，這里所采用的措辭或者術語是出于描述的目的而不是限制。因此，當本發明的實施方式已經被按照優選實施方式的形式而被描述之時，那些所屬領域的技術人員將會認識到本發明的實施方式可以改進地而被實踐，只要不脫離所述權利要求書的精神和范圍。
權利要求
1.一種用于在車輛中實現防抱死剎車的方法，所述車輛至少由電動機牽引，該方法包括如下步驟通過監控電動機、至少一個車輪、變速器、傳動軸和地速中的至少一個的速度來監控至少一個車輪的速度；在車輛減速過程中，通過將電動機、車輪、變速器、傳動軸以及地速中的至少一個的速度的實際變化率與至少一個車輪的速度的期望變化率進行比較來探測至少一個車輪的抱死趨向；以及，至少調節再生制動以防止至少一個車輪的抱死。
2.根據權利要求1所述的方法，其中電動機的期望速度基于車輛重量和電動機轉矩速度特性中的一個或者多個而決定。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述期望速度為通過實驗方法決定的預先編程的經驗值。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述調節的步驟包括當探測到車輪的抱死趨向時，立刻撤銷再生制動以允許至少一個電動機和車輪旋轉。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述調節的步驟包括當至少一個車輪不存在抱死趨向時動力地增加再生制動，以及，當至少一個車輪存在抱死趨向時減少再生制動。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述調節的步驟包括至少調節至少一個車輪中的再生制動以及車輛中現存的機械式和液壓式制動器中的一個或者多個。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述調節的步驟進一步包括在逐步增加至少一個車輪中的再生制動直至到達它的最大限度之后激活由車輛中現存的機械式和液壓式制動器中的一個或者多個所產生的制動。
8.一種用于在車輛中實現防抱死剎車的系統，所述車輛至少由電動機牽引，該系統包括至少一個用于實現如下步驟的模塊通過監控電動機、至少一個車輪、變速器、傳動軸和地速中的至少一個的速度來監控至少一個車輪的速度；在車輛減速過程中，通過將電動機、 車輪、變速器、傳動軸以及地速中的至少一個的速度的實際變化率與至少一個車輪的速度的期望變化率進行比較來探測至少一個車輪的抱死趨向；以及，至少調節再生制動以防止至少一個車輪的抱死。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述至少一個模塊通過在當探測到車輪的抱死趨向時，立刻撤銷再生制動以允許至少一個電動機和車輪旋轉從而來調節再生制動。
10.根據權利要求8所述的系統，其中所述至少一個模塊通過在當至少一個車輪不存在抱死趨向時動力地增加再生制動，以及在當至少一個車輪存在抱死趨向時減少再生制動，以此來調節再生制動。
11.根據權利要求8所述的系統，其中所述至少一個模塊至少調節至少一個車輪中的再生制動以及車輛中現存的機械式和液壓式制動器中的一個或者多個。
12.根據權利要求8所述的系統，其中所述至少一個模塊在逐步增加至少一個車輪中的再生制動直至到達它的最大限度之后激活由車輛中現存的機械式和液壓式制動器中的一個或者多個所產生的制動。
全文摘要
本發明提供了一種用于在車輛中實現防抱死剎車的方法和系統，所述車輛至少由電動機牽引。所述方法包括在車輛減速過程中，通過將電動機、車輪、變速器、傳動軸以及地速中的至少一個的速度的實際變化率與至少一個車輪的速度的期望變化率進行比較來探測至少一個車輪的抱死趨向；基于上述抱死趨向，至少再生制動被調節來防止至少一個車輪的抱死。
文檔編號B60T8/1761GK102325675SQ200980143140
公開日2012年1月18日 申請日期2009年10月15日 優先權日2008年10月31日
發明者巴沙布·保羅, 普拉卡什·拉瑪拉賈, 舍唐·庫馬爾·馬伊尼, 穆尼拉吉亞 蘇雷什·維拉貝塔帕, 薩基斯·阿卜杜勒·哈米德 申請人:馬亨德拉雷瓦電動汽車私人有限公司