再生制動和變矩器控制的制作方法
【專利摘要】一種控制車輛再生制動的方法包括：如果變矩器離合器為鎖定該狀態則減小再生制動，以使再生制動扭矩在變矩器離合器由于車輛速度達到參考速度而打開以前達到零；如果變矩器離合器預定要打開，則減小再生制動，以使再生制動扭矩可在變矩器離合器由于車輛速度達到參考速度而打開以前達到零；以及運用車輪制動來制動車輛。
【專利說明】再生制動和變矩器控制
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及一種用于混合動力電動車中控制再生制動事件的方法，其中混合控制與變矩器控制相配合。
【背景技術】
[0002]為了實現混合動力電動車燃油經濟性的最大化，通過用電動機在制動事件過程中的再生制動來節約能源成為該系統的主要組成部分。高電壓電池可以在車輛減速時通過再生制動來充電。另一方面，為保持車輛安全，當再生制動其本身不能夠滿足駕駛員的需求時，傳統的摩擦制動也會被使用。在再生制動變得不可用或效率低下之前的低速下；再生制動扭矩應該逐漸下降至零，并且傳統摩擦制動扭矩應該逐漸增大至駕駛員的需求，以促進制動扭矩平穩地過渡。這個過程被稱為再生制動扭矩融合。因此，能夠以合意的車輛駕駛性能、燃料效率以及車輛安全性滿足駕駛員的制動需求。
[0003]在模塊式的混合動力電動車中，有級式變速器和變矩器位于電動機和連接有車輪的驅動橋之間。在再生制動的過程中，車輛的動能通過變速器和變矩器來旋轉電機為高電壓電池充電。為了將車輛動能充分地傳遞至電動機，變矩器離合器必須鎖定。如果變矩器必須打開，車輛動能將會傳遞得更少。在這種情況下，再生制動扭矩融合應該在變矩器打開前完成以防止電動機停轉。
【發明內容】
[0004]一種控制車輛再生制動的方法包括:如果變矩器離合器為鎖定，則減小再生制動，以使再生制動扭矩在變矩器離合器由于車輛速度達到參考速度而打開以前達到零；如果變矩器離合器預定要打開，則減小再生制動，以使再生制動扭矩在變矩器離合器由于車輛速度達到參考速度而打開以前達到零；以及運用車輪制動來制動車輛。
[0005]燃油經濟性，駕駛性能以及車輛安全性是混合動力電動車控制的主要關注問題。變矩器與再生制動系統控制之間的配合提供了動態的、即時的再生制動融合(blend-out)控制，這有益于燃油經濟性，駕駛性能以及車輛安全性。首先，變矩器離合器打開狀態的預測和通知允許再生制動系統在變矩器離合器打開之前充分利用時機獲得盡可能多的動能。其次，斜坡曲線(ramp curve)提供了平穩的扭矩過渡。
[0006]優選實施例的適用范圍通過以下詳盡的說明書、權利要求以及附圖會變得更明顯。需要了解的是，說明書和具體實施例雖然顯示了發明的較佳實施方案，但其僅以例示方式給出。所述方案的各類變動和修訂將對所屬領域的技術人員來說變得明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]通過參照以下描述并結合附圖，本發明將會更容易理解，其中:
[0008]圖1是顯示用于機動車輛的模塊化混合動力系統的示意圖；
[0009]圖2A和2B包括了一種在與變矩器離合器運行的配合中用于控制再生制動扭矩融合的算法的流程圖；以及
[0010]圖3包括了一些圖表，該圖表說明了與變矩器控制時間圖相配合的再生制動扭矩融合控制。
【具體實施方式】
[0011]首先參考圖1，并聯混合動力系統10包含內燃發動機12，發動機斷開離合器14，電機或發動機/發電機16，變速箱液壓泵18，變矩器20，變矩器鎖止離合器22，傳動裝置24，最終傳動裝置26，軸28、29以及從動輪30。由低電壓電池34驅動的低電壓啟動器32在啟動發動機12和進行持續燃燒時曲柄啟動發動機。高電壓電池36為發動機/發電機16提供電力。
[0012]變矩器20為液壓耦合器，其在泵輪(impeller)與渦輪之間產生液動力驅動連接，其中泵輪當離合器14閉合時驅動地與發動機12相連接，而渦輪驅動地與從動輪30相連接。
[0013]變矩器鎖止離合器22交替地打開和閉合變矩器渦輪與軸38之間的驅動連接。
[0014]裝備有該動力系統10的車輛能夠產生電驅動和混合電驅動，并且不僅能夠通過再生制動給電池36充電，即在制動事件過程中將車輛動能回收并轉化為可以保存在電池36中的電能，還能運用發動機為電池36充電。
[0015]混合動力電動車中的燃料經濟效益主要是由其實行再生制動的能力產生的。在動力系統10中，電動機16通過變矩器20、傳動裝置24以及最終傳動裝置26與車輪耦合。如果變矩器離合器22滑動，則變矩器20通過液壓路徑與機械路徑相結合來傳遞扭矩。如果變矩器離合器22完全打開，則扭矩僅能通過液壓路徑來傳遞。如果變矩器離合器22完全鎖定，則扭矩僅能通過機械路徑來傳遞。
[0016]在再生制動過程中，扭矩由車輪30被傳遞至電機16。如果離合器22是打開的，則變矩器反向傳遞扭矩的能力是十分有限的。為了運用再生制動回收最多的動能，變矩器離合器22應該在車輛減速時保持鎖定狀態。
[0017]然而，變矩器離合器22由于各種各樣的原因必須打開。當泵輪轉速低時，離合器22必須打開以便使電動機和/發動機12不會停止。當離合器22打開時，液壓路徑作為耦合器來將扭矩平穩地傳遞給車輪30。
[0018]所述控制協調再生制動系統控制和變矩器控制。在再生制動運行過程中，車輛控制系統協調制動扭矩中再生制動部分和制動扭矩中傳統摩擦部分，以確保整體制動扭矩滿足駕駛員的制動需求和車輛減速的性能。如果由于一些原因，再生制動扭矩必須減小，則必須加以控制以便使再生制動扭矩平穩地減小以及與此同時傳統摩擦制動扭矩能夠填補其空缺。該控制過程稱為再生扭矩融合。在維持不打折扣的整體的車輛減速性能和安全性能時，再生扭矩融合控制關于制動扭矩的來源和兩種來源對制動扭矩的貢獻度變化應該對車輛再生扭矩融合操作者來說是明顯的。
[0019]在再生扭矩融合控制過程中，制動扭矩的再生部分相對于總的制動扭矩減小。這種減小稱為再生扭矩傾斜下降。
[0020]圖2A和圖2B的流程圖闡明了用于控制與變矩器離合器22操作相配合的再生制動扭矩融合的控制算法40的各個步驟。控制算法40被分為3個階段。在階段I中，變矩器控制預測是否要在一段時間內打開變矩器。如果變矩器即將打開，則控制預測變矩器打開時車輛的速度。在第2階段，變矩器控制命令變矩器離合器22打開，并繼續監控離合器22在任何正常和緊急情況下變矩器打開時的狀態。在第3階段，控制確定并報告變矩器實際打開狀態。
[0021]在再生制動運行過程中，車輛控制系統協調制動扭矩中的再生制動部分與制動扭矩中的傳統摩擦部分，以確保整體制動扭矩滿足駕駛員的制動需求和車輛的減速性能。如果由于一些原因，再生制動扭矩必須減小，則必須加以控制以便使再生制動扭矩平穩地減小以及與此同時傳統摩擦制動扭矩能夠填補其空缺。該控制過程稱為再生制動扭矩融合。成功的再生制動扭矩融合控制在制動扭矩來源和貢獻度變化方面對于車輛駕駛員來說應該是明顯的，以及產生不打折扣的整體的車輛減速性能和安全性能。
[0022]在再生制動融合控制過程中，制動扭矩中的再生部分減小了其在整體制動扭矩中的貢獻度。這種制動扭矩中的再生制動部分的減小稱為再生制動扭矩傾斜下降。
[0023]再生制動融合控制要在所有三個階段與變矩器打開控制保持一致。在每個階段的再生制動扭矩融合是通過被設計為單調遞減的傾斜率(ramp rat1)來控制的，擁有不同的可校準的持續時間，直到融合完成。在第I階段，融合持續時間將與用于變矩器的打開預測的時間相對應。在第2階段，持續時間將與變矩器在常規或緊急打開事件中打開運行的時間相對應。在第3階段，再生制動扭矩將由于變矩器離合器打開而立即減小至零。為確保平穩的扭矩過渡，在第I階段和第2階段中，傾斜率變化率是基于完成事件的預期時間和目標傾斜率與變矩器上一個相位變化時的傾斜率的差來計算的。在步驟42，車輛正常運行，沒有再生制動，變矩器離合器22完全鎖定。
[0024]在步驟44，執行測試以確定再生制動是否發生。如果測試44的結果為邏輯錯誤，則控制回到步驟42。
[0025]如果測試44的結果為邏輯正確，則在步驟46執行測試以確定變矩器離合器22是鎖定、正在打開或打開。如果變矩器離合器22為打開狀態，則通過設置任何再生制動扭矩請求至零，于步驟48開始第3階段控制。然后控制前進至步驟50，傳統制動扭矩，即由摩擦產生的車輪制動，增大至可以滿足整體車輛制動扭矩的需求。
[0026]如果測試46得出變矩器離合器22為鎖定，在步驟52基于適當的一個或多個速率傳感器的輸出結果來確定當前車輛速度和車輛減速速率。
[0027]在步驟54，將確定預測車輛速度，該速度是基于可校正的預測時間內的當前車輛速度和車輛減速速率而確定的。
[0028]在步驟56，執行測試以確定預測車輛速度是否低于參照變矩器解鎖速度。如果測試56的結果為否，在步驟58中確定車輛在變矩器離合器22鎖定狀態下運行后，控制回到步驟42。
[0029]如果測試56的結果為是，在步驟60，因變矩器離合器22在預測時段即將打開而開始第I階段的控制。
[0030]在步驟62，再生制動扭矩漸變傾斜下降速率根據預測時間的長度而確定。
[0031]在步驟64，再生制動扭矩請求基于傾斜下降速率而減小，直至再生制動扭矩請求為零。然后控制前進至步驟50。
[0032]如果測試46得出變矩器離合器22為正在打開，在步驟66執行測試以確定變矩器離合器22是在正常事件還是在緊急事件下打開的。
[0033]如果測試66得出結果表明是緊急事件導致了變矩器離合器22的打開，則在步驟68由于變矩器離合器22在緊急情況下的打開而開始第2a階段的控制。在步驟70，再生制動扭矩傾斜下降速率基于緊急情況打開的時間長度建立。
[0034]在步驟72，再生制動扭矩請求基于傾斜下降速率減小，直至再生制動扭矩請求將至零。然后控制前進至步驟50。
[0035]但是如果測試66得出結果表明是正常事件導致了變矩器離合器22的打開，則在步驟74由于變矩器離合器22在正常情況下的打開而開始第2b階段。
[0036]在步驟76，再生制動扭矩傾斜下降速率基于正常情況打開的時間長度而建立的。
[0037]在步驟78，再生制動扭矩請求基于傾斜下降速率減小，直至再生制動扭矩請求將至零。然后控制前進至步驟50。
[0038]圖3說明了 MHT (模塊化混合動力傳動系統)混合動力電動車典型的再生制動運行事件。當變矩器鎖定100且車輛駕駛員通過踩制動踏板102發起制動請求時，再生制動運行。負的總制動扭矩，包括再生制動扭矩和傳統摩擦制動扭矩，滿足駕駛員制動扭矩的需求。再生制動扭矩在電動機16中用于為高壓電池36補充電力。
[0039]在再生制動過程中，當車輛速度以特定減速速率104減小時，車輛減速。基于車輛速度以及車輛減速速率，在可校正的預測時間窗口 108內，可計算出預測車輛速率。當該預測車輛速率跨越到低于變矩器解鎖速率臨界值110時，變矩器離合器22即將在預測期108內打開。然后，負的再生制動扭矩112在預測期間108內并基于預測期間108傾斜下降114。
[0040]當實際車輛速度104在116跨越到低于變矩器解鎖速率臨界值110時，變矩器離合器22處于打開階段118。如果還沒有傾斜下降至零，再生制動扭矩將基于打開時間繼續傾斜下降。
[0041]變矩器離合器22實際打開120時，如果還沒有傾斜下降至零，再生制動扭矩會立即在122設置為零。這樣可以確保當變矩器離合器22打開時沒有再生制動。
[0042]與此同時，貫穿整個再生制動事件，控制傳統摩擦制動扭矩124以填補由于再生制動扭矩變化造成的任何空缺。從而使總體為負的制動扭矩126總是滿足駕駛員對制動扭矩的需求。
[0043]在128、130和132的再生制動事件過程中，會產生齒輪比轉變。
[0044]按照專利法相關規定，優選方案已經說明。然而，需要注意的是，與具體說明和描述不同的可選方案也可以實施。
【權利要求】
1.一種控制再生制動的方法，其特征在于，包含: (a)運用車輪制動扭矩和再生制動扭矩來制動車輛； (b)在一時間階段以設定速度減小再生制動扭矩，以使再生制動扭矩在變矩器離合器打開前達到零； (c)隨著再生制動扭矩減小增加車輪制動扭矩。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于: 如果變矩器離合器鎖定，則減小再生制動，以及 變矩器離合器是由于車輛速度達到參考車輛速度而打開。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于: 如果變矩器離合器預定要打開，則減小再生制動，以及 變矩器離合器是由于車輛速度達到參考車輛速度而打開。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)進一步包含: 預測應當在所述時間階段結束時產生的車輛速度； 如果所述預測車輛速度低于參考車輛速度，確定應當在所述時間階段中產生的再生制動扭矩減小速率，以使再生制動扭矩在所述時間階段結束時降低至零；以及在所述時間階段內以所述速率減小再生制動扭矩。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，預測在所述時間階段結束時應當產生的車輛速度是根據當前車輛速度、當前車輛減速度以及所述時間階段長短進行計算。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，進一步包含，如果所述預測車輛速度低于參考車輛速度，則在變矩器離合器處于鎖定狀態時運行車輛。
【文檔編號】H02J7/00GK104442797SQ201410497848
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】戴征宇, 趙亞楠, 費利克斯·尼多瑞左夫, 馬克·S·山崎, 小菲利普·J·維特 申請人:福特全球技術公司