CN105383492A - 用于调整减速率的车辆系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据本公开的示例性方面的一种方法，除其他方面以外，包括通过基于到迎面而来的物体的电动车辆的接近速率调整减速率来控制电动车辆。

Description

用于调整减速率的车辆系统和方法

技术领域

本公开涉及一种与电动车辆有关的车辆系统和方法。车辆系统配置成基于相对于迎面而来的物体的车辆的接近速率修改电动车辆的减速率。

背景技术

减少汽车和其他车辆中的燃料消耗和排放物的需要是众所周知的。因此，正在开发减少对内燃发动机的依赖或完全消除对内燃发动机的依赖的车辆。电动车辆是目前为了这个目的而正在开发的一种类型的车辆。通常，电动车辆与传统的机动车辆不同，因为它们是由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相比之下，传统的机动车辆完全依靠内燃发动机来驱动车辆。

使用电机使电动车辆减速是已知的。这通常被称为再生制动。在制动或抬起踏板状况期间，通过将电机配置为发电机，可以实现再生制动。用电机发电的行为，在电机上产生负制动扭矩或再生扭矩。负扭距传送到驱动轮以使电动车辆减速。

加速器踏板可以被校准以在抬起踏板状况期间提供或者更多的减速/再生或者更少的减速/再生。然而，理想的减速率可以根据特定的驾驶事件而改变。例如，当迎面而来物体相对较远时，如果客户松开加速器踏板(即，使脚抬离加速器踏板)，则车辆可能过快减速，要求驾驶员踩加速器踏板(即，施加压力于加速器踏板)以到达迎面而来的物体。相反，当物体相对接近时，如果操作者松开加速器踏板，车辆可能滑行太多，要求驾驶员应用制动器以停止车辆。

发明内容

根据本公开的示例性方面的一种方法，除其他方面以外，包括通过基于电动车辆到迎面而来的物体的接近速率调整减速率来控制电动车辆。

在上述方法的另一非限制性实施例中，接近速率是基于从电动车辆到迎面而来的物体的距离和接近速度。

在任一上述方法的另一非限制性实施例中，接近速度是基于电动车辆的第一速度和迎面而来的物体的第二速度。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，控制步骤包括检测迎面而来的物体和确定到迎面而来的物体的接近速率。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括根据接近速率计算所需的减速率。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括确定实现所需的减速率所必需的负扭矩需求。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括将与预定义的加速器踏板位置有关的扭矩需求修改为等于实现所需的减速率所必需的负扭矩需求。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括将负扭矩需求应用到电机来以所需的减速率使电动车辆减速。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，控制步骤包括将所需的减速率与负扭矩需求相互关联，并且将负扭矩需求应用到电动车辆的电机以使用再生制动使电动车辆减速。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，控制步骤包括在没有应用电动车辆的制动器的情况下调整减速率。

根据本公开的另一示例性方面的一种方法，除其他方面以外，包括确定电动车辆到迎面而来的物体的所需的减速率和修改与预定义的加速器踏板位置有关的负扭矩需求以实现到迎面而来的物体的所需的减速率。

在上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括将负扭矩需求应用到电动车辆的电机以使用再生制动使车辆减速。

在任一上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括在确定步骤之前检测迎面而来的物体。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，修改步骤包括如果迎面而来的物体相对远，则使关于预定义的加速器踏板位置的加速器踏板图上的负扭矩需求改变为较小负值或零，或者如果迎面而来的物体相对靠近，则使关于预定义的加速器踏板位置的加速器踏板图的负扭矩需求改变为较大负值。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，预定义的加速器踏板位置是在0％踏板位置和对应于零扭矩需求或零加速度的踏板位置之间。

根据本公开的另一示例性方面的车辆系统，除其他方面以外，包括加速器踏板和控制模块，控制模块与加速器踏板通信并且配置成通过调整与加速器踏板的预定义的位置有关的负扭矩需求来修改车辆的减速率。

在上述车辆系统的另一非限制性实施例中，物体检测子系统检测在车辆前面的迎面而来的物体。

在任一上述车辆系统的另一非限制性实施例中，加速器踏板包括检测加速器踏板的位置的传感器。

在任何上述车辆系统的另一非限制性实施例中，系统包括电机。控制模块控制对电机的负扭矩需求的应用以使车辆减速。

在任何上述车辆系统的另一非限制性实施例中，减速率是基于到迎面而来的物体的接近速率。

可以独立地或以任意组合地采取上述段落、权利要求或下面的说明书和附图中的实施例、示例和可选方案，包括任何它们的各个方面或各自单独的特征。针对一个实施例所描述的特征适用于所有的实施例，除非这样的特征是不相容的。

根据下面的具体实施方式，本公开的各种特征和优势对本领域技术人员来说，将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简短地描述如下。

附图说明

图1示意性说明电动车辆的动力传动系统；

图2说明可以用于调整电动车辆的减速率的车辆系统；

图3示意性地描绘朝着迎面而来的物体行驶的电动车辆；

图4示意性地说明用于基于到迎面而来的物体的电动车辆的接近速率来调整电动车辆的减速率的车辆控制策略；

图5说明加速器踏板图。

具体实施方式

本公开涉及一种用于在特定的驾驶事件期间调整电动车辆的减速率的车辆系统和方法。基于到迎面而来的物体的距离和接近速度，可以确定电动车辆到迎面而来的物体的接近速率。根据可以使用接近速率计算的所需的减速率，可以确定实现所需的减速率所需的负扭矩需求、或再生扭矩。在各种驾驶事件期间，在不需要应用车辆的制动器的情况下，可以增加或减少与预定义的加速器踏板位置有关的负扭矩需求，以实现到迎面而来的物体的平稳、线性的减速。在下面段落中更详细地讨论这些和其他特征。

图1示意性地说明用于电动车辆12的动力传动系统10。虽然描绘为混合动力电动车辆(HEV)，但应该理解的是，在此描述的构思不限于HEV并且可以扩展到包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)和模块化混合动力传动车辆(MHT)的其他电动车辆。

在一个实施例中，动力传动系统10是使用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18、和电池总成24。在这个示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一和第二驱动系统生成扭矩以驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。虽然示出了动力分配配置，但本公开可扩展到包括全混合动力、并联式混合动力、串联式混合动力、轻度混合动力或微混合动力的任何混合动力或电动车辆。

发动机14——其可以包括内燃发动机——和发电机18可以通过比如行星齿轮组这样的动力传输单元30连接。当然，包括其他齿轮组和变速器的其他类型的动力传输单元，可以用于将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架总成36的行星齿轮组。

发电机18可以由发动机14通过动力传输单元30驱动，以将动能转换为电能。发电机18可以可选地起马达的作用以将电能转换为动能，从而输出扭矩到连接到动力传输单元30的轴38。因为发电机18可操作地连接到发动机14，发动机14的速度可以由发电机18控制。

动力传输单元30的环形齿轮32可以连接到轴40，轴40通过第二动力传输单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传输单元也可以是合适的。齿轮46传递来自发动机14的扭矩到差速器48以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括实现到车辆驱动轮28的扭矩传递的多个齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械地连接到轮轴50以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

通过输出扭矩到也连接到第二动力传输单元44的轴52，马达22也可以用于驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22和发电机18配合作为再生制动系统的一部分，马达22和发电机18两者在再生制动系统中可以用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自输出电力到电池总成24。

电池总成24是示例类型的电动车辆电池总成。电池总成24可以包括高电压电池组，高电压电池组包括能够输出电力以操作马达22和发电机18的多个电池阵列。其他类型的储能装置和/或输出装置也可以用于电驱动电动车辆12。

在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有两个基本操作模式。电动车辆12可以在电动车辆(EV)模式下操作，在电动车辆模式下，马达22用于车辆推进(通常没有来自发动机14的帮助)，从而消耗电池总成24荷电状态直到在特定驾驶模式/循环下其最大容许放电率。EV模式是用于电动车辆12的电荷消耗操作模式的示例。在EV模式期间，电池总成24的荷电状态在某些情况下可以增加，例如归因于再生制动阶段。发动机14在默认EV模式下通常关闭，但是必要时可以基于车辆系统状态或如操作者所允许地进行操作。

电动车辆12可以附加地在混合动力(HEV)模式下操作，在混合动力模式下发动机14和马达22两者都用于车辆推进。HEV模式是用于电动车辆12的电荷维持操作模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以减少马达22推进使用，以便通过增加发动机14推进使用而将电池总成24的荷电状态维持在恒定或近似恒定的水平。电动车辆12在本公开范围内可以在除EV和HEV模式之外的其他操作模式下操作。

图2说明可以结合到比如图1的电动车辆12这样的车辆中的车辆系统56。如下面进一步地讨论，车辆系统56适合于在比如抬起踏板状况这样的各种行驶状况期间调整电动车辆的减速率。在一个非限制性实施例中，示例性车辆系统56包括加速器踏板54、物体检测子系统58、电机59、和控制模块60。

加速器踏板54可以位于在电动车辆上的乘客舱62(示意性地显示)内。加速器踏板54可以由驾驶员驱动以请求用于推进车辆或使车辆减速的扭矩、动力或驱动指令。加速器踏板54可以定位在完全松开加速器踏板(显示为位置T1，也被称为抬起踏板)和踩加速器踏板(显示为位置T2)之间的多个加速器踏板位置。例如，在0％踏板位置处，完全抬起加速器踏板54(即，驾驶员的脚已经从加速器踏板54移开)，并且在100％踏板位置处，完全踩下加速器踏板54(即，驾驶员的脚已经踩下加速器踏板54直到乘客舱62的地板64)。

加速器踏板54可以是包括传感器66的电子装置，传感器66在车辆操作期间用于指示加速器踏板位置。通常，当踩下和/或释放加速器踏板54时，传感器66可以生成通信到控制模块60的踏板位置信号S1。

物体检测子系统58可以装备成检测迎面而来的物体76(参照图3)。在一个非限制性实施例中，物体检测子系统58利用GPS(全球定位系统)技术来检测迎面而来的物体76。物体检测子系统58可以可选地或附加地利用雷达、激光雷达、摄像机和/或车辆对车辆通信技术来检测迎面而来的物体76。换句话说，物体检测子系统58可以利用任何已知的技术、或技术的组合来检测迎面而来的物体76的存在。

参考图2和3，一旦已经检测到迎面而来的物体76，物体检测子系统58就可以确定到迎面而来的物体76的接近速率。迎面而来的物体76可以包括另一车辆、停车标志、红灯或在电动车辆12前面的任何其他物体。在一个实施例中，接近速率是至少基于从电动车辆12到迎面而来的物体76的距离D、和电动车辆12到迎面而来的物体76的接近速度。接近速度可以是基于电动车辆12的速度V1和若有的话——迎面而来的物体76的速度V2。表明接近速率的接近速率信号S2可以从物体检测子系统58通信到控制模块60。

电机59可以配置为电动马达、发电机或组合的电动马达/发电机。至少基于经由踏板位置信号S1的来自加速器踏板54的输入，控制模块60可以控制来自电机59的扭矩(或者正扭矩或者负扭矩)。例如，在再生制动阶段期间，电机59可以从控制模块60接收用于推进电动车辆12或用于使电动车辆12减速的扭矩指令信号S3。

虽然在图示实施例中示意性地说明为单个模块，但车辆系统56的控制模块60可以是较大的控制系统的一部分并且可以由遍及电动车辆的各种其他控制器控制，比如包括动力传动系统控制单元、变速器控制单元、发动机控制单元、电池电子控制模块(BECM)等的车辆系统控制器(VSC)。因此，应该理解的是，控制模块60以及一个或多个其他控制器可以统称为“控制模块”，控制模块响应于来自各种传感器的信号控制——比如通过多种组合算法——各种驱动器以控制与电动车辆12有关的功能，并且在这种情况下，控制与车辆系统56有关的功能。使用常见的总线协议(例如，CAN(控制器局域网络))，构成VSC的各种控制器可以彼此通信。

在一个实施例中，控制模块60包括用于与车辆系统56的各个部件相连接并且操作车辆系统56的各种部件的可执行指令。控制模块60可以包括用于与车辆系统56的部件相连接的输入68和输出70。控制模块60可以附加地包括用于执行车辆系统56的各种控制策略和模式的中央处理单元72和永久存储器74。

在一个实施例中，控制模块60配置成确定用于实现电动车辆12到迎面而来的物体76的平稳、线性减速的减速率。在各种驾驶状况期间，至少基于踏板位置信号S1和接近速率信号S2，可以计算所需的减速率。控制模块60可以将扭矩指令信号S3通信到电机59以在特定驾驶事件期间实现所需的减速率。

图4——继续参考图1-3——示意性地说明装备有上面所描述的车辆系统56的电动车辆12的车辆控制策略100。在某些驾驶事件期间，可以执行示例性车辆控制策略100以调整电动车辆12的减速率。例如，基于电动车辆12到迎面而来的物体76的接近速率，可以调整电动车辆12的减速率。当然，车辆系统56能够实施和执行在本公开范围内的其他控制策略。在一个实施例中，用适应于执行车辆控制策略100或任何其他控制策略的一种或多种算法，可以编程车辆系统56的控制模块60。也就是说，在一个非限制性实施例中，车辆控制策略100可以在控制模块60的永久存储器74中存储为可执行的指令。

如图4所示，车辆控制策略100在框102开始。在框104，车辆系统56的物体检测子系统58检测比如另一车辆、停车标志或在电动车辆12前面的红灯这样的迎面而来的物体76。迎面而来的物体76的检测表明电动车辆12必须开始减速。如果检测到迎面而来的物体76(参照图2)，则接近速率信号S2可以通信到控制模块60。

如果已经检测到迎面而来的物体76，则在框106，车辆控制策略100确定电动车辆12到迎面而来的物体76的接近速率。基于到迎面而来的物体76的距离D和到迎面而来的物体76(参照图3)的接近速度，车辆系统56的控制模块60可以确定接近速率。基于电动车辆12的速度V1以及若有的话——迎面而来的物体76的速度V2两者，可以计算接近速度。

在框108，可以计算电动车辆12的所需的减速率。在一个实施例中，所需的减速率是至少基于在框106获得的接近速率。例如，如果接近速率计算为2MPH(每小时英里数)/秒，那么所需的减速率大约为2MPH/秒。

一旦所需的减速率是已知的，在框110就可以确定实现所需的减速率所必需的负扭矩需求。使电动车辆12减速所必需的负扭矩需求，可以与所需的减速率相互关联。例如，在一个非限制性实施例中，可以从存储在控制模块60上的查找表获得负扭矩需求，查找表列出实现这样的减速率所必需的减速率和负扭矩需求率。

接着，在框112，可以调整电动车辆12的减速率以实现到迎面而来的物体76的平稳、线性减速。在一个实施例中，通过修改与预定义的加速器踏板位置有关的负扭矩需求来调整电动车辆12的减速率。在一个实施例中，预定义的加速器踏板位置是设置在5％踏板位置。在另一实施例中，预定义的加速器踏板位置是设置在0％踏板位置。在又一实施例中，预定义的加速器踏板位置是设置在0％踏板位置和5％踏板位置之间。在又一实施例中，预定义的加速器踏板位置是在0％踏板位置以及对应于零扭矩需求(即，图5的加速器踏板图78从负跨越到正的点)的踏板位置或对应于零加速度的踏板位置之间。分配给预定义的踏板位置的负扭矩可以修改为等于在框110获得的负扭矩需求，以便实现到检测到的迎面而来的物体76的所需的减速率。

参考图5的加速器踏板图78，可以说明和描述在图4的框112处发生的减速率调整。加速器踏板图78绘制扭矩需求(以N-m或lb-ft为单位)对加速器踏板位置(以％计)。在一个实施例中，通过增加或减少在预定义的加速器踏板位置82的加速器踏板图78的负扭矩需求80来调整减速率。到电动车辆到达迎面而来的物体76的时候，如果需要较低的减速度来停止电动车辆12，则负扭矩需求80可以提高到位置84，或者到电动车辆到达迎面而来的物体76的时候，如果需要较高的减速度来停止电动车辆12，则负扭矩需求80可以降低到位置86。

通过非限制性示例，如果迎面而来的物体76相对“远”，并且在框108确定需要0.2MPH/秒的减速率来实现线性减速，那么调整与预定义的加速器踏板位置82有关的负扭矩需求80，以便预定义的加速器踏板位置82实现所需的0.2MPH/秒的减速率。可选地，如果迎面而来的物体76相对“接近”，并且在框108确定需要2MPH/秒的减速率来实现线性减速，那么调整负扭矩需求80，以便预定义的加速器踏板位置82实现所需的2MPH/秒的减速率。

最后，再次参考图4，在框114，控制模块60可以控制到电机59的必要负扭矩需求(经由扭矩需求信号S3)以实现用于任何给定驾驶事件的所需的电动车辆12的减速率。也就是说，负扭矩需求可以应用于电机59。将负扭矩传送到车辆驱动轮28以使用再生制动使电动车辆12减速。基于加速器踏板54的定位并且在不需要应用电动车辆12的制动器的情况下，可以执行车辆控制策略100以控制车辆减速。

尽管不同的非限制性实施例说明为具有具体的部件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定的组合。将来自任何非限制性实施例中的一些部件或特征与来自任何其他非限制性实施例中的特征或部件结合使用，是可能的。

应该理解的是，贯穿几个附图的相同的附图标记识别对应的或相似的元件。应该理解的是，尽管在这些示例性实施例中公开并且说明了特定的部件布置，但其他布置也可以从本公开的教导中受益。

上述说明应该理解为说明性的并且无任何限制的意义。本领域普通技术人员应该理解，某些修改可以发生在本公开的范围内。由于这些原因，应该研究下面的权利要求以确定本公开的准确范围和内容。

Claims (5)

1.一种车辆系统，包含：

加速器踏板；以及

控制模块，其与所述加速器踏板通信并且配置成通过调整与所述加速器踏板的预定义的位置有关的负扭矩需求来修改车辆的减速率。

2.如权利要求1所述的车辆系统，包含检测在所述车辆前面的迎面而来的物体的物体检测子系统。

3.如权利要求1所述的车辆系统，其中所述加速器踏板包括检测所述加速器踏板的位置的传感器。

4.如权利要求1所述的车辆系统，包含电机，其中所述控制模块控制到所述电机的所述负扭矩需求的应用以使所述车辆减速。

5.如权利要求1所述的车辆系统，其中所述减速率是基于到迎面而来的物体的接近速率。