CN108819936A - 混合动力车辆中的再生制动效率优化 - Google Patents

Abstract

本公开涉及混合动力车辆中的再生制动效率优化。提供了一种自主或半自主车辆，其能够在驾驶员不踩下制动踏板的情况下自己制动。车辆具有包括发动机、变速器和与电池连接的马达的动力传动系统，以提供再生制动能力。提供摩擦制动器，以在必要时应用，诸如在电池具有高荷电状态并且进一步的再生制动会对电池过度充电时。所述制动可响应于传感器检测到距车辆前方的物体的距离而被激活。车辆控制器被配置为：基于在制动事件内动力传动系统的再生扭矩限制与期望的制动扭矩之间的比较，自动控制制动事件期间的再生制动和摩擦制动的量，以在制动事件期间安全地制动车辆。

Description

混合动力车辆中的再生制动效率优化

技术领域

本公开涉及在配备有再生制动和摩擦制动两者的车辆中优化再生制动效率。更具体地说，本公开涉及全自主车辆或半自主车辆，其以在制动事件期间尝试优化经由再生制动回收的能量的量的方式自动激活该制动事件。

背景技术

自主车辆和半自主车辆近来发展迅速。这包括有限的无人驾驶自动化(半自主)和完全的无人驾驶自动化(全自主)。自动驾驶的构思及通过各种传感器和软件对车辆的控制为提高车辆的燃料经济性提供了进一步的机会。提高燃料经济性的机会也存在于混合动力车辆中，其中施加再生制动的正时和幅值可使燃料效率提高。如果车辆的制动被适当地自动控制，那么结果可提高自主车辆(包括半自主车辆)的燃料效率。

发明内容

根据一个实施例，车辆包括电池和被配置为执行再生制动的马达/发电机。车辆还包括被配置为检测距外部物体(诸如另一车辆、停车标识、停车灯等)的距离的传感器。车辆包括控制器，该控制器被配置为：响应于(i)所述距离下降到阈值以下(ii)预测到对于制动事件动力传动系统再生扭矩限制的幅值将超过期望的平均制动扭矩的幅值，针对制动事件在不用摩擦制动的情况下发起再生制动。

根据本公开的一个实施例，期望的平均制动扭矩是在取决于检测到的外部物体的位置的距离内恰当地停止或减慢车辆所必要的制动扭矩的平均值。

在另一示例中，车辆包括电池、变速器和被配置为执行再生制动的马达/发电机。车辆还包括摩擦制动器以及被配置为检测距外部物体的距离的传感器。车辆包括控制器，该控制器被配置为：响应于(i)所述距离下降到阈值以下且(ii)预测到对于制动事件期望的平均制动扭矩的幅值将超过动力传动系统再生扭矩限制的幅值而针对制动事件命令一定量的摩擦制动并调节再生制动。

在另一示例中，一种车辆包括：动力传动系统，包括电池、变速器和被配置为执行再生制动的马达/发电机；摩擦制动器；控制器，被配置为：响应于预测到对于整个制动事件期望的平均制动扭矩的幅值将超过动力传动系统再生扭矩限制的幅值，在制动事件期间保持摩擦制动稳定同时调节再生制动的幅值。

根据本公开的一个实施例，期望的平均制动扭矩是整个制动事件所必要的制动扭矩的平均值。

根据本公开的一个实施例，所述控制器还被配置为：调节再生制动的幅值，使得再生制动的幅值与命令的制动扭矩之间的差保持大致恒定。

在又一实施例中，一种自主车辆包括具有发动机、变速器和单独地选择性地结合到发动机和变速器并且能够执行再生制动的马达的动力传动系统。自主车辆还包括摩擦制动器和被配置为检测距车辆前方的物体的距离的传感器。车辆控制器被配置为：基于动力传动系统的再生扭矩限制与用于安全地执行制动事件的期望的平均制动扭矩之间的比较而在制动事件期间自动控制再生制动和摩擦制动的量。

在又一实施例中，一种自主车辆包括具有发动机、变速器和单独地选择性地结合到发动机和变速器并且能够执行再生制动的马达的动力传动系统。自主车辆还包括摩擦制动器和被配置为检测距车辆前方的物体的距离的传感器。车辆控制器被配置为：基于动力传动系统的再生扭矩限制与期望的平均制动扭矩之间的比较而在制动事件期间自动控制再生制动和摩擦制动的量，直到取决于所述距离的制动事件结束为止。

根据本公开的一个实施例，控制器还被配置为：在制动事件期间保持摩擦制动恒定并调节再生制动。

根据本公开的一个实施例，动力传动系统的再生扭矩限制取决于变速器运转所处的传动比。

根据本公开的一个实施例，控制器还被配置为：基于在所述距离内停止或减慢车辆所必要的期望的平均制动扭矩，控制再生制动和摩擦制动器。

根据本公开的一个实施例，期望的平均制动扭矩是从基于所述距离的期望的减速度获得的。

根据本公开的一个实施例，控制器还被配置为：响应于在制动事件中期望的平均制动扭矩的幅值超过动力传动系统的再生扭矩限制的幅值，命令相对恒定量的摩擦制动同时调节再生制动。

附图说明

图1是根据一个实施例的混合动力电动车辆的示意图。

图2A是根据一个实施例的车辆的示意图，该车辆配备有被配置为检测距该车辆前方的另一车辆的距离的传感器，图2B是根据一个实施例的在使车辆安全停止的距离期间期望的车辆减速度的曲线图，该车辆减速度可以是车速减小时的车速的导数。

图3是示出根据一个实施例的制动事件的曲线图，该曲线图具有在制动事件期间随时间变化的请求的车轮扭矩、动力传动系统的再生制动限制、传动比和车速。

图4是示出由车载控制器执行的一个示例性算法的流程图。

图5A是根据一个实施例的具有动力传动系统再生扭矩限制和期望的平均制动扭矩的第一制动事件的曲线图，该期望的平均制动扭矩有时比再生扭矩限制在负值的绝对值上更大且有时比动力传动系统再生扭矩限制在负值的绝对值上更小，以产生命令的制动扭矩。

图5B是根据另一实施例的具有相同的动力传动系统再生扭矩限制的另一个制动事件的曲线图，这一次具有在整个制动事件中都比再生扭矩限制在负值的绝对值上更大的另一期望的平均制动扭矩，以产生另一命令的制动扭矩。

图6A至图6B是示出由车载控制器执行的另一示例性算法的另一流程图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应当理解，公开的实施例仅为示例并且其它实施例可采取各种可替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被夸大或缩小以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

参照图1，示出了根据本公开的一个实施例的混合动力电动车辆(HEV)10的示意图。图1示出了组件之间的代表性关系。车辆内的组件的物理布局和方位可变化。HEV 10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括驱动传动装置16的发动机14，该变速器16可称为模块化混合动力传动装置(MHT)。如将在下文进一步详细描述的，传动装置16包括电机(诸如电动马达/发电机(M/G)18)、相关联的牵引电池20、变矩器22以及多阶梯传动比自动变速器或齿轮箱24。如图1所示，发动机14、M/G 18、变矩器22和自动变速器24依次串联连接。

发动机14和M/G 18两者都是HEV 10的驱动源。发动机14通常代表可以包括内燃发动机(诸如，汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或燃料电池的动力源。当发动机14和M/G 18之间的分离离合器26至少部分地接合时，发动机14产生被供应到M/G 18的发动机功率和对应的发动机扭矩。M/G 18可以由多种类型的电机中的任何一种来实现。例如，M/G 18可以是永磁同步马达。如下文将描述的，电力电子器件将电池20提供的直流(DC)电力调节至符合M/G 18的要求。例如，电力电子器件可向M/G 18提供三相交流电(AC)。

当分离离合器26至少部分接合时，动力从发动机14流向M/G 18或从M/G 18流向发动机14是可能的。例如，分离离合器26可以接合并且M/G 18可以作为发电机运转，以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能转换成电能储存在电池20中。分离离合器26也可分离以将发动机14与动力传动系统12的其它部分隔离，使得M/G 18可以用作HEV 10的唯一驱动源。轴30延伸通过M/G 18。M/G 18持续地可驱动地连接到轴30，而发动机14仅在分离离合器26至少部分接合时才可驱动地连接到轴30。

单独的起动马达31能够与发动机14选择性地接合以使发动机旋转，从而使燃烧开始。一旦发动机起动，起动马达31便能够通过例如起动马达31与发动机14之间的离合器(未示出)而与发动机分离。在一个实施例中，起动马达31是集成带式起动发电机(BISG)。在一个实施例中，在分离离合器26分离而保持发动机与M/G 18断开时由起动马达31起动发动机14。一旦发动机已起动并被带动到与M/G 18相同的转速，分离离合器26便能够将发动机结合到M/G，以允许发动机提供驱动扭矩。

在另一实施例中，不设置起动马达31，替代地，由M/G 18起动发动机14。为此，分离离合器26部分地接合以将扭矩从M/G 18传递到发动机14。可要求M/G 18的扭矩斜坡上升，以在满足驾驶员需求的同时起动发动机14。随后，一旦发动机转速升高到M/G的转速，分离离合器26便可完全接合。

M/G 18经由轴30连接到变矩器22。因此，当分离离合器26至少部分接合时，变矩器22连接到发动机14。变矩器22包括固定到M/G轴30的泵轮和固定到变速器输入轴32的涡轮。因此，变矩器22在轴30与变速器输入轴32之间提供液力耦合。当泵轮旋转得比涡轮快时，变矩器22将动力从泵轮传递至涡轮。涡轮扭矩和泵轮扭矩的大小通常取决于相对转速。当泵轮转速与涡轮转速之比足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的数倍。变矩器旁通离合器34可被设置为使得当其接合时将变矩器22的泵轮和涡轮摩擦地或机械地结合，以允许更高效的动力传输。变矩器旁通离合器34还可以作为起步离合器运转，以提供平稳的车辆起步。可替代地或者相结合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器34的应用，可以在M/G 18和齿轮箱24之间设置类似于分离离合器26的起步离合器。在一些应用中，分离离合器26通常称为上游离合器，起步离合器34(可以是变矩器旁通离合器)通常称为下游离合器。

齿轮箱24可包括齿轮组(未示出)，所述齿轮组通过诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件的选择性接合而被选择性地置于不同的传动比，以建立期望的多个离散传动比或阶梯传动比。可以通过连接和断开齿轮组的某些元件以控制变速器输出轴36与变速器输入轴32之间的传动比的换挡计划来控制摩擦元件。通过相关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(PCU))基于各种车辆和环境工况而使齿轮箱24从一个传动比自动换挡至另一个传动比。齿轮箱24随后将动力传动系统输出扭矩提供到输出轴36。

应理解的是，与变矩器22一起使用的液压控制式齿轮箱24仅是齿轮箱或变速器布置的一个示例；从发动机和/或马达接收输入扭矩并随后以不同的传动比将扭矩提供至输出轴的任何多传动比变速器都是可以被接受用于本公开的实施例的。例如，可通过包括沿换挡拨叉导轨平移/旋转换挡拨叉以选择期望的传动比的一个或更多个伺服马达的自动机械式(或手动)变速器(AMT)来实现齿轮箱24。如本领域普通技术人员通常所理解的，例如，AMT可用于具有较高的扭矩需要的应用中。

如图1中的代表性实施例所示，输出轴36连接到差速器40。差速器40经由连接到差速器40的各个车桥44驱动一对车轮42。差速器向每个车轮42传递大致相等的扭矩，同时允许轻微的转速差异(诸如当车辆转弯时)。可以使用不同类型的差速器或类似的装置将扭矩从动力传动系统分配到一个或更多个车轮。例如，在一些应用中，扭矩分配可根据特定的运转模式或状况而改变。

动力传动系统12还可包括诸如动力传动系统控制单元(PCU)的相关联的控制器50。虽然示出为一个控制器，但控制器50可以是较大控制系统的一部分并且可以受整个车辆10中的多个其它控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))控制。因此，应理解的是，动力传动系统控制单元50和一个或更多个其它控制器可以统称为“控制器”，所述“控制器”响应于来自多个传感器的信号而控制多个致动器以控制多种功能，诸如起动/停止、运转M/G 18以提供车轮扭矩或为电池20充电、选择或计划变速器换挡等。控制器50可包括与多种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理器(CPU)。例如，计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是可以用于在CPU掉电时存储多个操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用多个已知的存储装置中的任何存储装置来实施，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能够存储数据的任何其它电、磁、光学或其组合的存储装置，这些数据中的一些代表由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令。

控制器经由输入/输出(I/O)接口与多个发动机/车辆传感器和致动器通信，所述输入/输出(I/O)接口可以实现为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。或者，在将特定信号提供至CPU之前，一个或更多个专用硬件或固件芯片可以用于调节和处理所述特定信号。如图1中的代表性实施例总体上示出的，控制器50可以将信号发送到发动机14、分离离合器26、M/G 18、起步离合器34、变速器齿轮箱24和电力电子器件56和/或从它们接收信号。尽管未明确说明，但是本领域的普通技术人员将识别出在上述每个子系统内可由控制器50控制的各种功能或组件。可使用通过控制器执行的控制逻辑直接或间接致动的参数、系统和/或部件的代表性示例包括燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(针对火花点火式发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、诸如交流发电机的前端附件驱动(FEAD)部件、空调压缩机、电池充电、再生制动、M/G运转、用于分离离合器26和起步离合器34的离合器压力以及变速器齿轮箱24等。通过I/O接口传输输入的传感器可以用于指示例如涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机转速(RPM)、车轮转速(WS1、WS2)、车速(VSS)、冷却剂温度(ECT)、进气歧管压力(MAP)、加速踏板位置(PPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、空气温度(TMP)、排气氧(EGO)或其它排气成分浓度或存在、进气流量(MAF)、变速器的挡位、传动比或模式、变速器油温(TOT)、传动涡轮转速(TS)、变矩器旁通离合器34状态(TCC)、减速或换挡模式(MDE)。

可以通过一个或更多个附图中的流程图或类似图表来表示通过控制器50执行的控制逻辑或功能。这些附图提供可以使用一个或更多个处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的多个步骤或功能可以以示出的序列执行、并行执行或在某些情况下有所省略。尽管没有总是明确地说明，但是本领域内的普通技术人员将认识到根据使用的特定处理策略可以重复执行说明的步骤或功能中的一个或更多个。类似地，处理顺序对于实现在此描述的特征和优点并非是必要的，而是为了便于说明和描述而提供。控制逻辑可以主要在通过基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如控制器50)执行的软件中实现。当然，根据特定应用，可以在一个或更多个控制器中的软件、硬件或者软件和硬件的组合中实现控制逻辑。当在软件中实现时，控制逻辑可以设置在具有代表通过计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的存储数据的一个或更多个计算机可读存储装置或介质中。计算机可读存储装置或介质可以包括利用电、磁和/或光学存储器来保持可执行指令和关联的校准信息、操作变量等的多个已知物理装置中的一个或更多个。

车辆驾驶员使用加速踏板52来提供需求的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和松开踏板52产生加速踏板位置信号，该加速踏板位置信号可分别被控制器50解读为增加动力或减小动力的需求。至少基于来自踏板的输入，控制器50命令来自发动机14和/或M/G 18的扭矩。控制器50还控制齿轮箱24内的换挡正时以及分离离合器26和变矩器旁通离合器34的接合或分离。与分离离合器26类似，可在接合位置和分离位置之间的范围内调节变矩器旁通离合器34。除了由泵轮和涡轮之间的液力耦合产生的可变打滑之外，这也在变矩器22中产生可变打滑。或者，根据特定应用，变矩器旁通离合器34可以操作为锁止或断开而不使用调节的操作模式。

为了利用发动机14驱动车辆，分离离合器26至少部分地接合以将发动机扭矩的至少一部分通过分离离合器26传递至M/G 18然后从M/G 18传递通过变矩器22和齿轮箱24。当发动机14单独提供推进车辆所必要的扭矩时，该运转模式可称为“发动机模式”、“纯发动机模式”或“机械模式”。

M/G 18可以通过提供额外动力来使轴30转动而辅助发动机14。该运转模式可称为“混合动力模式”、“发动机-马达模式”或“电动辅助模式”。

为了使用M/G 18作为唯一动力源来驱动车辆，除了分离离合器26将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离之外，动力流保持不变。在这段时间期间可以禁用发动机14中的燃烧或者以其它方式关闭发动机14以节省燃料。牵引电池20通过线路54将储存的电能传输至可包括例如逆变器的电力电子器件56。电力电子器件56将来自电池20的DC电压转换成供M/G 18使用的AC电压。控制器50命令电力电子器件56将来自电池20的电压转换为提供给M/G 18的AC电压以将正扭矩(驱动扭矩)或负扭矩(再生制动)提供到轴30。该运转模式可以称为“纯电动模式”、“EV(电动车辆)模式”或“马达模式”。

在任意运转模式中，M/G 18可用作马达并为动力传动系统12提供驱动力。可选地，M/G 18可用作发电机并将来自动力传动系统12的动能转换成电能而储存在电池20中。例如，当发动机14正为车辆10提供推进动力时，M/G 18可用作发电机。M/G 18还可在再生制动期间用作发电机，在再生制动中，来自旋转车轮42的旋转能量经齿轮箱24回传并被转换为电能而储存在电池20中。M/G 18可用于在作为发电机时提供负扭矩。

应理解的是，图1中示出的示意图仅仅是示例性的并不意味着限制。可以考虑利用发动机和马达两者的选择性接合以通过变速器进行传递的其它配置。例如，M/G 18可以相对于曲轴28偏移，和/或M/G 18可设置在变矩器22和齿轮箱24之间。在不脱离本公开的范围的情况下，可以考虑其它配置。

除再生制动能力之外，车辆10还在车轮处设置有传统的摩擦制动器53，与再生制动类似，摩擦制动器53可自主地或通过踩下制动踏板55而被激活。这些制动器可以通过(例如)液压制动系统进行控制。摩擦制动器可根据再生制动系统的可用性而选择性地为车辆提供制动力。摩擦制动的量可变化。例如，如果电池20的荷电状态相对较高(例如，在高阈值以上)，则针对制动事件的至少一部分而禁用再生制动，以防止对电池过度充电。替代地，可以激活摩擦制动器来减慢车辆。在某些制动情况中(诸如下面描述的那些情况)，摩擦制动可用于对再生制动进行补充，反之亦然，以提供制动车辆必要的总制动力，同时还使再生制动的量最大化。

自主车辆和半自主车辆具有在没有驾驶员发起的情况下自动命令和控制车辆的制动器的能力。车辆可配备有传感器，该传感器被配置为检测距车辆正在接近的外部物体(停止标志、另一车辆、停车灯等)的距离。传感器可配备有利用雷达、远程雷达、激光雷达、相机等检测外部物体的能力。

图2示出了示例性的行驶情境，其中车辆10设置有上面描述的结合到控制器的传感器80。车辆10正在跟随位于车辆10前方的前方车辆90。基于从传感器收集的信息，车辆需要减慢以与前方车辆保持安全距离。与传感器80相关联的控制器可限定必要的减速度82，从而按照使车辆10将在触及前方车辆90之前安全地停止的速率安全地减慢车辆10。安全制动车辆10的时间取决于车辆10的速度和距前方车辆的距离。控制器能够构建在必要的时间(即，在t_start与t_end之间)内发生的车辆的减速。

本公开提供通过使用再生制动(和摩擦制动(如果必要))构建车速减速度的控制策略，以使在自动发起的制动事件期间执行的再生制动的量最大化的同时安全地制动车辆10。

在正常行驶操作中，能够执行的再生制动的量由动力传动系统的特性限制并能够通过动力传动系统的特性来预测。这在本文中称为动力传动系统再生扭矩限制或PT限制。限制动力传动系统再生扭矩限制的特性包括电池20的荷电状态、M/G 18的再生扭矩限制、制动器稳定性限制(例如，来自指示车辆稳定性考虑(ABS)的制动器控制模块)和变速器支持再生制动的能力。变速器支持再生制动的能力与具有图1中示出的车辆10的结构的车辆的挡位有关，并且在高挡位下会是主要因素。图3示出了在整个制动事件中(即，从t＝0到t＝12)的动力传动系统再生扭矩限制的示例。如所示出的，在变速器以多个传动比降挡时动力传动系统再生扭矩限制经历多个跳跃。在图3中还示出了在整个制动事件中处于总体恒定的减速度下的车速以及车轮扭矩请求(即，在车轮处提供的总制动扭矩)。当在车轮处提供的总制动扭矩在负值的绝对值上比动力传动系统再生扭矩限制更大时(如图所示在大约t＝1.5秒到t＝11.8秒之间)，必须使用摩擦制动将车速保持在它的恒定减速度下。为了使执行的再生制动的量最大化以尽可能多地回收能量，再生制动可被执行为等于动力传动系统再生扭矩限制(PT限制线以上的区域)，并且对于所需的其余的扭矩(PT限制线与车轮扭矩请求线之间的区域)可使用摩擦制动。

因此，本公开提供各种实施例以在回收尽可能多的再生制动并且仍恰当地并以驾驶员体验最佳的大体恒定的减速度制动车辆的同时完成制动事件。

如在图4中所示，车速和/或相关联的制动扭矩请求可以由控制器构建，以满足考虑到再生制动效率的平均减速度。图4中提供算法150，用于在制动事件期间构建用于车辆10的速度曲线。与在本公开中描述的其它算法类似，所述算法可由上述控制器执行。首先，在152处，控制器使用从传感器80接收到的数据确定时间窗口(t_start，t_end)内的初始车速预测，以安全地制动车辆。如果不存在必要的制动事件，则所述算法返回至开始并持续监测车速和距车辆前方的物体的距离。如果在154处需要制动事件(即，“减速事件即将到来？”)，则在156处控制器针对所述时间窗口确定期望的减速度，以安全地停止车辆。在158处，控制器还针对再生制动效率而构建时间窗口内的车速曲线，同时满足期望的减速度。换句话说，控制器可构建均具有相同的平均减速度的多个速度曲线，而理解出一些速度曲线能够产生比其它速度曲线更多的再生制动，同时在非常恒定的减速度的轮廓上有小的牺牲。例如，可能期望利用第一制动扭矩制动车辆，然后在制动事件中稍后利用较大的第二制动扭矩制动车辆，从而在制动事件期间从再生制动中回收更多电能。

使用上面提供的教导，控制器可以(1)确立制动事件应该自动发生，(2)确定在即将到来的制动事件期间针对每个传动比的动力传动系统再生扭矩限制，(3)确定在接触前方车辆之前在时间窗口内成功停止车辆所需的必要的减速度，以及(4)确定在制动事件期间成功停止车辆所期望的或必要的平均制动扭矩。在图5A和图5B中示出了两种使用情况。在图5A中，示出了情况1，其中，期望的平均制动扭矩(Tq_desAve)(从期望的减速度获得)在负值的绝对值上有一部分小于动力传动系统再生扭矩限制(Tq_regenLim)。换句话说，控制器预测到在制动事件的第一部分期间动力传动系统再生扭矩限制的幅值小于期望的平均制动扭矩的幅值，并且在制动事件的第二部分期间动力传动系统再生扭矩限制的幅值超过期望的平均制动扭矩的幅值。

应该注意，在描述这些附图和值与值之间的关系时，由于扭矩是制动扭矩(“负扭矩”)，因此扭矩值被示出为负值。当第一值比第二值“在负值的绝对值上更大(即，更负)”时，其意味着第一值的幅值或绝对值超过第二值的幅值或绝对值。本领域技术人员还应意识到，当第一负扭矩值被说成超过第二负扭矩值时，其意味着第一负扭矩值在负值的绝对值上比第二负扭矩值更大。

在图5B中，示出了情况2，其中，期望的平均制动扭矩(Tq_desAve)(从期望的减速度获得)在负值的绝对值上始终大于动力传动系统再生扭矩限制。换句话说，控制器预测到对于整个即将到来的制动事件而言期望的平均制动扭矩的幅值超过动力传动系统再生扭矩限制的幅值。

图6A和图6B示出了由控制器执行的算法200的流程图，以根据在制动事件期间预测哪种情况将发生而构建车速曲线、减速度曲线和制动扭矩曲线。一旦算法开始，与上面的步骤156类似，在202处控制器针对时间窗口获得期望的减速度。在204处，控制器确定在时间框架内成功停止车辆必要的期望的平均制动扭矩(Tq_desAve)(摩擦制动和/或再生制动)。在206处，控制器估计上面描述的动力传动系统再生扭矩限制(Tq_regenLim)。

在208处，控制器将期望的平均制动扭矩的幅值或绝对值与动力传动系统再生扭矩限制的幅值或绝对值进行比较。如果期望的平均制动扭矩的幅值不超过动力传动系统再生扭矩限制的幅值，则在210处请求其它控制逻辑。然而，如果期望的平均制动扭矩的幅值超过动力传动系统再生扭矩限制的幅值，则算法进行至212。

在212处，控制器针对每个变速器挡位将期望的平均制动扭矩的幅值与动力传动系统再生扭矩限制的幅值进行比较，而实现动力传动系统再生扭矩限制随着变速器进入的每个挡位而变化，如上所述。如果期望的平均制动扭矩的幅值不超过针对即将到来的制动事件中的至少一些变速器挡位(例如，本文已描述的，在制动事件中可能使用的每个连续的(successive)挡位)的动力传动系统再生扭矩限制的幅值，则在214处进入上面描述的情况1。如果期望的平均制动扭矩的幅值超过针对即将到来的制动事件中的每个变速器挡位的动力传动系统再生扭矩限制的幅值，则在216处进入上面描述的情况2。

在另一实施例中，在212处的决策是动力传动系统再生扭矩限制的幅值的平均值是否大于期望的平均制动扭矩的幅值。在又一实施例中，在212处的决策是动力传动系统再生扭矩限制的幅值的平均值与期望的平均制动扭矩的幅值之间的差是否超过一定的预定阈值。

如果在214处选择情况1，则控制器可针对每个可能挡位分割(segment)即将到来的或预测的命令的制动扭矩。确定安全减速度(decel_safe)，它是迫使车辆在距车辆前方的前方车辆或外部物体最小的安全距离的情况下制动和停止的最小减速度。针对每个挡位，通过控制器计算相应的制动扭矩(Tq_brake@decel_safe)。针对每个挡位，制动扭矩的幅值被设置为动力传动系统再生扭矩限制的幅值和相应的制动扭矩的幅值中的最大值，abs(Tq_brake)＝max(abs(Tq_regenLim),abs(Tq_brake@decel_safe))，其中，在每个挡位中，期望的平均制动扭矩(Tq_desAve)的幅值超过动力传动系统再生扭矩限制(Tq_regenLim)的幅值。如果相应的制动扭矩(Tq_brake@decel_safe)的幅值大于动力传动系统再生扭矩限制(Tq_regenLim)的幅值，则相应的制动扭矩(Tq_brake@decel_safe)应该用于该关系为真的每个挡位。在该关系不为真的其它挡位，期望的扭矩或制动扭矩请求(Tq_brake)的幅值被调节同时被保持在动力传动系统再生扭矩限制以下。在214处该处理允许再生制动被用于即将到来的制动事件的大部分期间或全部期间，即使在动力传动系统再生扭矩限制的幅值仅在制动事件的一部分内超过所需的制动扭矩请求时(见上述图5A)。可在制动事件结束时或接近结束时(例如，当车速低于5mph时)使用摩擦制动以完成制动事件并使车辆停止。

跟随算法进行至图6B中的218，控制器确定针对制动事件的命令的平均制动扭矩(ave(Tq_brake))是否等于期望的平均制动扭矩(Tq_desAve)。换句话说，控制器确定期望的平均制动扭矩能否被命令的平均制动扭矩满足。如果是，则在220处对即将到来的制动事件进行的制动扭矩的设计完成，并且可基于制动事件的期望的扭矩或制动扭矩请求(Tq_brake)而构建车速。否则，在222处，在变矩器离合器34打开之前的最低挡位下的期望的扭矩或制动扭矩请求(Tq_brake)被设置为在负值的绝对值上更大。舒适的或渐进的减速度(decel_comf)可用于约束制动扭矩在该挡位下可以增大多少(Tq_brake@decel_comf)。如果在该增大之后期望的平均制动扭矩仍然无法被满足，则可如上所述地增大下一个最低挡位下的设计的制动扭矩(Tq_brake)。该过程可重复直到能够满足期望的制动扭矩为止。

如果在216处选择情况2(例如，当对于整个制动事件，期望的平均制动扭矩(Tq_desAve)的幅值超过动力传动系统再生扭矩限制(Tq_regenLim)的幅值时)，则设计的或命令的制动扭矩(Tq_brake)在整个制动事件期间可以大致遵循动力传动系统再生扭矩限制，但与动力传动系统再生扭矩限制具有相对恒定的差。图5B示出了这些情境中的一种，其中，设计的或命令的制动扭矩(Tq_brake)在整个制动事件中大致遵循动力传动系统再生扭矩限制同时在负值的绝对值上比动力传动系统再生扭矩限制更大。在此期间，摩擦制动可针对该使用情况而被激活。摩擦制动可被激活以在整个制动事件中采用大致恒定的幅值，而允许在整个制动事件中填充和调节再生制动，以满足所需的制动扭矩。在该情况下，还应该通过控制器检查受安全的减速度(Tq_brake@decel_safe)约束的扭矩，使得针对制动事件而被计划的制动效果将始终使车辆与前方车辆或外部物体保持安全距离。小的变化或大体恒定的摩擦制动应用有助于协调再生制动和摩擦制动，这是因为它减小了液压系统对摩擦制动变化进行响应而付出的努力、能量和时间。

在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机/通过处理装置、控制器或计算机来实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，包括但不限于：永久存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上的信息以及可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁性介质和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法也可被实现为软件可执行对象。可选地，可使用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来整体地或部分地实现所述处理、方法或算法。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未明确描述或示出的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望特性，多个实施例可能已被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易装配性等。因此，在这个意义上，任何实施例被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式合意，这些实施例并不在本公开的范围之外并且可被期望用于特定的应用。

Claims (15)

1.一种车辆，包括：

动力传动系统，包括电池和被配置为执行再生制动的马达/发电机；

控制器，被配置为响应于预测到对于制动事件的一部分动力传动系统再生扭矩限制的幅值将超过期望的平均制动扭矩的幅值，在不用摩擦制动的情况下请求再生制动，直到即将到来的制动事件结束或接近结束为止。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：响应于预测到仅对于制动事件的一部分而不是整个制动事件动力传动系统再生扭矩限制的幅值将超过期望的平均制动扭矩的幅值，在不用摩擦制动的情况下请求再生制动。

3.根据权利要求1所述的车辆，其中，动力传动系统再生扭矩限制基于马达/发电机的再生扭矩限制、电池的荷电状态以及变速器的根据变速器的操作挡位而改变的再生限制。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中，期望的平均制动扭矩是使车辆在一定距离内停止所必要的制动扭矩的平均值。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：基于预测到对于制动事件动力传动系统再生扭矩限制的平均值的幅值将超过期望的平均制动扭矩的幅值，在不用摩擦制动的情况下请求再生制动，直到制动事件结束为止。

6.根据权利要求1所述的车辆，其中，车辆还包括摩擦制动器，并且所述控制器还被配置为：在制动事件结束或接近结束时发起摩擦制动同时减小再生制动。

7.根据权利要求1所述的车辆，还包括被配置为检测距外部物体的距离的传感器，并且所述控制器还被配置为：响应于所述距离小于阈值，在不用摩擦制动的情况下请求再生制动。

8.根据权利要求1所述的车辆，其中，动力传动系统还包括经由离合器选择性地结合到马达/发电机的发动机。

9.一种车辆，包括：

动力传动系统，包括电池、变速器和被配置为执行再生制动的马达/发电机；

摩擦制动器；

控制器，被配置为：响应于预测到期望的平均制动扭矩的幅值将超过动力传动系统再生扭矩限制的幅值，在制动事件期间保持摩擦制动稳定同时调节再生制动的幅值，直到预测到车辆将停止为止。

10.根据权利要求9所述的车辆，还包括被配置为检测距外部物体的距离的传感器，并且所述控制器还被配置为：响应于所述距离小于阈值，发起摩擦制动和再生制动。

11.根据权利要求10所述的车辆，所述控制器还被配置为：基于车速而改变所述阈值。

12.根据权利要求9所述的车辆，其中，再生扭矩限制基于马达/发电机的再生扭矩限制、电池的荷电状态以及变速器的根据变速器的操作挡位而改变的再生限制。

13.根据权利要求9所述的车辆，其中，期望的平均制动扭矩是使车辆在一定距离内停止所必要的制动扭矩的平均值。

14.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：调节再生制动的幅值，使得再生制动的幅值与动力传动系统扭矩限制的幅值之间的差保持大致恒定。

15.根据权利要求9所述的车辆，其中，动力传动系统还包括经由离合器选择性地结合到马达/发电机的发动机。