通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法與流程

本發明總體涉及一種通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法，更具體而言，涉及這樣一種通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法：在該方法中，通過在制動期間對制動力的非計劃內的變化進行補償，從而提供一致的制動力。

背景技術：

一般而言，將電機用作驅動源的車輛(例如，電動車輛、混合動力車輛和燃料電池車輛等)在制動期間會執行再生制動協同控制。這種車輛的總制動力是由液壓壓力提供的摩擦制動力和由電機提供的再生制動力的和。

然而，用于摩擦制動的摩擦材料的特性可以根據當前溫度而發生變化。因此，即使將相同的液壓壓力施加至摩擦材料，也難以獲得一致的制動力。特別地，如果頻繁地使用制動器，則會發生氣阻現象或衰退(fade)，因此，駕駛員會感覺到制動器被向后方推壓或者不能良好工作。

氣阻現象是這樣的現象：在駕駛員頻繁的使用制動器時，制動片(例如，制動蹄)和制動盤(例如，制動鼓)過熱，并且產生的熱量被傳遞給制動液，從而在制動液中產生蒸汽。在這種情況下，即使駕駛員踩壓制動器，也不能適當地執行壓力傳遞，制動器因此無法很好地工作。

衰退是這樣的現象：當駕駛員頻繁地使用制動器時(采用與氣阻中相同的方式)，由于制動片(例如，制動蹄)和制動盤(例如，制動鼓)過熱而導致摩擦制動力快速降低。在這種情況下，制動器無法很好地工作。

此外，與電機扭矩控制相比，液壓壓力控制會導致低響應性并且難以達到精確控制。因此，液壓壓力控制會導致在再生制動協同控制期間難以維持摩擦制動力和再生制動力的恒定和。

技術實現要素：

本發明致力于解決與現有技術相關的上述問題。本發明旨在提供一種通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法，所述方法通過利用用于再生制動的電機扭矩控制來對摩擦制動力的非計劃內的變化進行補償，以提供一致的制動力，從而改善制動性能。

根據本發明的實施方案，一種通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法包括：在車輛的制動開始之前確定車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系；當駕駛員踩壓制動踏板以開始車輛的制動時，計算根據駕駛員的制動請求而變化的目標加速度；實時檢測車輛的真實加速度；比較真實加速度和目標加速度；當真實加速度不同于步目標加速度時，通過經由電機扭矩控制增大再生制動量，來對真實加速度和目標加速度之間的差進行補償。

車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系的確定可以包括：確定車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系，通過根據車輪扭矩變化量和車輛行駛所在的道路的坡度而計算行駛加速度變化量，從而推導所述車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系。

行駛加速度變化量可以根據等式δa＝k×[δt-g×sin(δθ)]計算，其中，δa可以是行駛加速度變化量，k可以是比例常數，δt可以是車輪扭矩變化量，g可以是重力加速度，δθ可以是道路坡度變化量。

目標加速度的計算可以包括：基于在檢測到駕駛員的制動請求之前的目標加速度和根據駕駛員需要的制動量的所需要的減速度來計算目標加速度。

對真實加速度和目標加速度之間的差的補償可以包括：基于所確定的車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系而將真實加速度和目標加速度之間的差轉換為車輪扭矩變化量，并且使用于再生制動的電機扭矩增大的量對應于所轉換的車輪扭矩變化量。

對真實加速度和目標加速度之間的差的補償可以包括：通過反饋控制來可變地控制電機扭矩，所述反饋控制將電機扭矩用作控制變量，并且將目標加速度和真實加速度之間的差用作輸出值。

下面討論本發明的其它方面和實施方案。

附圖說明

現在將參考附圖所示出的本申請的某些實施方案來詳細描述本申請的上述和其它特征，所述附圖在下文中僅以說明的方式給出，并且因此對本申請不具有限定性，其中：

圖1是示出了根據本發明的實施方案的通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法的流程圖；以及

圖2a為現有技術，圖2b為本發明，圖2a和圖2b示例性地示出了根據本發明的實施方案的通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法的效果的示意圖。

圖3a為現有技術，圖3b為本發明，圖3a和圖3b示例性地示出了根據本發明的實施方案的通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法的效果的示意圖。

應當理解，附圖并不一定是按照比例的，其呈現了對說明本申請的基本原理的各種優選特征所進行的略微簡化的表示。本文所公開的本申請的具體設計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀，將部分地由具體所要應用和使用的環境來確定。在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記表示本申請的相同的或等同的部分。

具體實施方式

現在將詳細引用本申請的各個實施方案，這些實施方案的示例示出于附圖中并在下文進行描述。雖然將結合示例性實施方案來描述本申請，但是應當理解，本說明書并非要將本申請限制于那些示例性實施方案。相反，本申請旨在不但覆蓋這些實施方案，而且覆蓋在由所附權利要求所限定的本申請的精神和范圍之內的各種替換形式、修改形式、等效形式和其它實施方案。

本文所使用的術語僅用于描述特定實施方案的目的，而不旨在限制本發明。正如本文所使用的，單數形式“一個(a)”和“該(the)”旨在也包括復數形式，除非上下文另有清楚說明。還將理解當在本說明書中使用術語“包括(comprise)”時，指明存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或加入一種或多種其他的特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其集合。如在此所使用的，術語和/或包括相關的列出項目的一個或多個的任意和全部組合。

應當理解，此處所使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括一般機動車輛，例如包括運動型多用途車輛(suv)、大客車、卡車、各種商用車輛的乘用汽車，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、可插式混合動力電動車輛、氫動力車輛以及其它替代性燃料車輛(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此處所提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多動力源的車輛，例如汽油動力和電力動力兩者的車輛。

另外，應當理解，下述方法中的一個或多個，或者其方面，可以通過裝配在車輛中的至少一個控制單元而執行。術語“控制單元”可以指示包括存儲器和處理器的硬件設備。存儲器配置為存儲程序指令，而處理器受到特定地編程以執行所述程序指令，從而進行在下文進一步描述的一個或多個過程。另外，應當理解，下述方法可以通過包括與一個或多個其他部件相關聯的控制單元的裝置來執行，如本領域技術人員所應理解的那樣。

一般而言，對于執行再生制動協同控制的車輛而言，為了執行制動控制以在行駛期間使車輛減速或停止，對于駕駛員所需要的制動力，車輛的總制動力是由約束車輪(例如，驅動輪)的液壓壓力提供的摩擦制動力和由對車輛中的電池進行充電的電機提供的再生制動力的和。

在本申請中，利用可以快速并精確地執行的電機扭矩控制，通過對再生制動協同控制過程中所需要的摩擦制動量(例如，液壓制動量)與真實摩擦制動量之間的差進行補償，可以避免由于摩擦制動力的非計劃內的變化所導致的制動性能的變差，并且可以提供一致的制動力。

現在參考公開的實施方案，圖1是示出了根據本申請的實施方案的通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法的流程圖。

如在圖1中示例性地示出的，在行駛車輛的制動開始之前，計算根據車輪扭矩的變化量的行駛加速度的變化量。也即，駕駛員踩壓制動踏板來開始車輛的制動，計算根據車輪扭矩變化量的行駛加速度變化量，從而確定車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系。

車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系會根據條件(例如，車輛的重量、輪胎的滾動阻力系數(rcc)、空氣阻力和道路坡度等)而變化。因此，對于相同的車輪扭矩變化量，加速度變化量根據上述條件而變化。例如，如果在行駛期間道路的坡度發生變化，即使車輪扭矩沒有變化，車輛的加速度也會變化。因此，當計算加速度變化量時，根據道路坡度的加速度變化量反映在所述加速度變化量中。

基于車輛所行駛的道路的坡度θ的行駛加速度變化量δa可以通過下述等式1來計算。

[等式1]

δa＝k×[δt-g×sin(δθ)]

這里，k是比例常數，無論車輛在何時起動和行駛，k都確定為常數值(例如，車輛的總重量)，δθ是道路坡度變化量，δt是車輪扭矩變化量，g是重力加速度。一般而言，可以基于加速度變化量而計算車輛的總重量k。

通過以這種方式確定車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系，可以基于這樣的關系而推導出根據行駛加速度變化量的車輪扭矩變化量。例如，當在平路上每單位時間的車輪扭矩變化量為10nm時，如果行駛加速度增加0.1m/s²，那么將行駛加速度改變1m/s²所需的車輪扭矩值可以計算為100nm。

車輛的混合動力控制單元(hcu)執行用于確定車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系的計算，即，根據車輪扭矩變化量來計算行駛加速度變化量，或者計算改變行駛加速度所需要的車輪扭矩。

隨后，當駕駛員通過踩壓制動踏板來開始將車輛制動時，通過制動踏板的踩壓量來確定駕駛員需要的制動量，并且計算根據所確定的駕駛員需要的制動量(nm)而變化的目標加速度。當車輛的制動開始時，車輛的目標加速度根據駕駛員需要的制動量而變化。

當檢測到駕駛員的制動請求時，計算根據駕駛員需要的制動量的所需要的減速度，并且基于在檢測到駕駛員的制動請求之前的目標加速度和所需的減速度來計算根據駕駛員的制動請求而變化的目標加速度(即，當前目標加速度)。車輛的hcu執行經改變的目標加速度的計算，例如，經改變的目標加速度可以計算為在檢測到駕駛員的制動請求之前的目標加速度和根據駕駛員需要的制動量的所需要的減速度的和。

然后，hcu將駕駛員需要的制動量(即，制動扭矩)分配至由液壓壓力提供的摩擦制動扭矩(nm)和由電機提供的再生制動扭矩(nm)。更具體而言，當在行駛的車輛中檢測到駕駛員的制動請求時，安裝于車輛的集成制動助力單元(integratedbrakeactuationunit，ibau)基于制動踏板的行程來計算駕駛員需要的制動量(nm)，并且將計算出的駕駛員需要的制動量(nm)分配至再生制動和液壓制動。在此，hcu考慮車輛的狀態(例如，電機的轉速，電池充電狀態和溫度)來確定再生制動量，并且將對應于所確定的再生制動量的再生制動執行命令傳至電機控制單元(mcu)，將執行的再生制動量傳輸至ibau。

因此，ibau基于執行的再生制動量而將供應至車輪的液壓壓力調節至目標壓力，從而執行摩擦制動控制。也即，在再生制動協同控制期間，hcu通過mcu將再生制動扭矩命令傳輸至電機，ibau將摩擦制動扭矩(即，摩擦制動量)確定為從駕駛員需要的制動量(nm)中減去再生制動扭矩所獲得的值。

之后，hcu接收從行駛的車輛的加速度傳感器檢測到的真實加速度值的反饋，比較真實加速度與當前目標加速度，如果比較結果確定為在目標加速度和真實加速度之間存在差，則hcu根據所述差來控制電機扭矩。在此，hcu基于上文推導的車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系來控制電機扭矩。

更具體而言，基于目標加速度和真實加速度之間的差，通過控制電機扭矩來補償摩擦制動量(nm)的非計劃內的變化，特別地，當真實加速度小于目標加速度時，基于所確定的車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系而將所述差轉換為車輪扭矩變化量，并且電機扭矩增加的大小等同于車輪扭矩變化量，從而增大再生制動扭矩，因此使得再生制動量的增量可以補償摩擦制動量的縮減。

用于再生制動的電機扭矩與用于驅動車輛的電機扭矩成反比例增加，并且這樣的電機扭矩的增加使再生制動量增加。基于車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系，通過這種方式來控制用于再生制動的電機扭矩，從而改善對于摩擦制動量的減少的補償的初始響應性，并且利用反饋控制(例如，比例積分微分(pid)控制)來改善對于當前目標加速度的跟蹤能力。

在pid控制中，電機扭矩用作控制變量，目標加速度和真實加速度之間的差用作輸出值，對電機扭矩進行可變的控制。也即，在再生制動協同控制期間，通過利用電機扭矩的反饋控制而在當前控制中反映出前次控制的結果，使得真實加速度至目標加速度的跟蹤能力增強，經由這樣的pid控制，通過再生制動來獲得沒有通過摩擦制動獲得的制動量(nm)。

如上所述，通過對于再生制動的電機扭矩的控制，目標加速度和真實加速度之間的差得到補償。因此，可以與在再生制動協同控制期間摩擦制動力的非計劃內的變化得到補償的控制獲得相同的效果。

更具體而言，因為在行駛車輛的制動期間，根據駕駛員需要的制動量的車輛的總制動力是由約束車輪的液壓壓力提供的摩擦制動力(例如，液壓制動力)和由用于對電池充電的電機提供的再生制動力的和，因此，如果在制動期間需要的摩擦制動力和真實制動力之間存在差并且摩擦制動力因此而不足，則施加至車輪的制動扭矩會發生非計劃內的變化，并且行駛加速度會發生變化。因此，對應于制動期間所需要的摩擦制動力和真實制動力之間的差，根據駕駛員需要的制動量而變化的車輛的目標加速度與真實加速度之間存在差。

因此，利用電機扭矩的控制，通過補償對應于目標加速度和真實加速度之間的差的車輪扭矩變化量，車輛的真實加速度迅速且精確地跟蹤目標加速度，并且由此提供一致的制動力，從而改善車輛的制動性能。

現在，將參考圖2a和圖2b以及圖3a和圖3b來示例性地描述根據本發明的實施方案的上述控制方法的效果。

首先，參考圖2a和圖2b，一般而言，如果發生衰退，即使進行與在衰退發生之前相同的液壓控制，由液壓壓力提供的真實摩擦制動力也會減小，因此駕駛員會感覺到制動踏板被向后推壓。另一方面，根據本發明的實施方案，當由液壓壓力提供的真實摩擦制動力由于衰退而減小，并且在目標加速度和真實加速度之間存在差時，通過用于再生制動的電機扭矩控制來對制動量進行補償。因此，得以避免制動踏板的向后推壓并且提供一致的制動力。

參考圖3a和圖3b，在再生制動協同控制期間，再生制動量和摩擦制動量的和應當是一致的，從而維持一致的車輛加速度和減速度。一般而言，用于摩擦制動的液壓壓力控制具有低響應性，并且因此導致對目標液壓壓力的低跟蹤能力，再生制動量和摩擦制動量(例如，液壓制動量)的和不會得到一致地維持，并且再生制動量和摩擦制動量(例如，液壓制動量)的和會由于液壓控制的延遲而減小，因此會發生制動踏板的向后推壓。另一方面，根據本發明的實施方案，當摩擦制動量(例如，液壓制動量)由于用于摩擦制動的液壓控制的延遲而減小，并且再生制動量和摩擦制動量的和減小時，根據目標加速度和真實加速度之間的差，通過電機扭矩控制來增大再生制動量。因此，再生制動量和摩擦制動量的和可以得到一致地維持，并且因此可以避免制動踏板的向后推壓，可以一致地提供制動力。

如從上述說明中顯然可知的，在根據本發明的實施方案的通過車輛的電機扭矩控制來改善制動性能的方法中，通過根據車輪扭矩變化量而計算加速度變化量，從而確定車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關系，實時反饋真實加速度值，并且通過用于再生制動的電機扭矩控制而補償目標加速度和真實加速度之間的差，從而對于駕駛員需要的制動量提供一致的制動力。

已經參考本申請的實施方案而詳細描述了本申請。然而，本領域技術人員應當理解，可以在這些實施方案中做出改變而不偏離本申請的原理和精神，本申請的原理和精神的范圍在所附權利要求及其等價形式中限定。