本發(fā)明總體涉及一種通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)性能的方法，更具體而言，涉及這樣一種通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)性能的方法：在該方法中，通過在制動(dòng)期間對制動(dòng)力的非計(jì)劃內(nèi)的變化進(jìn)行補(bǔ)償，從而提供一致的制動(dòng)力。

背景技術(shù)：

一般而言，將電機(jī)用作驅(qū)動(dòng)源的車輛(例如，電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛和燃料電池車輛等)在制動(dòng)期間會(huì)執(zhí)行再生制動(dòng)協(xié)同控制。這種車輛的總制動(dòng)力是由液壓壓力提供的摩擦制動(dòng)力和由電機(jī)提供的再生制動(dòng)力的和。

然而，用于摩擦制動(dòng)的摩擦材料的特性可以根據(jù)當(dāng)前溫度而發(fā)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(dòng)力。特別地，如果頻繁地使用制動(dòng)器，則會(huì)發(fā)生氣阻現(xiàn)象或衰退(fade)，因此，駕駛員會(huì)感覺到制動(dòng)器被向后方推壓或者不能良好工作。

氣阻現(xiàn)象是這樣的現(xiàn)象：在駕駛員頻繁的使用制動(dòng)器時(shí)，制動(dòng)片(例如，制動(dòng)蹄)和制動(dòng)盤(例如，制動(dòng)鼓)過熱，并且產(chǎn)生的熱量被傳遞給制動(dòng)液，從而在制動(dòng)液中產(chǎn)生蒸汽。在這種情況下，即使駕駛員踩壓制動(dòng)器，也不能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行壓力傳遞，制動(dòng)器因此無法很好地工作。

衰退是這樣的現(xiàn)象：當(dāng)駕駛員頻繁地使用制動(dòng)器時(shí)(采用與氣阻中相同的方式)，由于制動(dòng)片(例如，制動(dòng)蹄)和制動(dòng)盤(例如，制動(dòng)鼓)過熱而導(dǎo)致摩擦制動(dòng)力快速降低。在這種情況下，制動(dòng)器無法很好地工作。

此外，與電機(jī)扭矩控制相比，液壓壓力控制會(huì)導(dǎo)致低響應(yīng)性并且難以達(dá)到精確控制。因此，液壓壓力控制會(huì)導(dǎo)致在再生制動(dòng)協(xié)同控制期間難以維持摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力的恒定和。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明致力于解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題。本發(fā)明旨在提供一種通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)性能的方法，所述方法通過利用用于再生制動(dòng)的電機(jī)扭矩控制來對摩擦制動(dòng)力的非計(jì)劃內(nèi)的變化進(jìn)行補(bǔ)償，以提供一致的制動(dòng)力，從而改善制動(dòng)性能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，一種通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)性能的方法包括：在車輛的制動(dòng)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(guān)系；當(dāng)駕駛員踩壓制動(dòng)踏板以開始車輛的制動(dòng)時(shí)，計(jì)算根據(jù)駕駛員的制動(dòng)請求而變化的目標(biāo)加速度；實(shí)時(shí)檢測車輛的真實(shí)加速度；比較真實(shí)加速度和目標(biāo)加速度；當(dāng)真實(shí)加速度不同于步目標(biāo)加速度時(shí)，通過經(jīng)由電機(jī)扭矩控制增大再生制動(dòng)量，來對真實(shí)加速度和目標(biāo)加速度之間的差進(jìn)行補(bǔ)償。

車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關(guān)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(guān)系，通過根據(jù)車輪扭矩變化量和車輛行駛所在的道路的坡度而計(jì)算行駛加速度變化量，從而推導(dǎo)所述車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關(guān)系。

行駛加速度變化量可以根據(jù)等式δa＝k×[δt-g×sin(δθ)]計(jì)算，其中，δa可以是行駛加速度變化量，k可以是比例常數(shù)，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(biāo)加速度的計(jì)算可以包括：基于在檢測到駕駛員的制動(dòng)請求之前的目標(biāo)加速度和根據(jù)駕駛員需要的制動(dòng)量的所需要的減速度來計(jì)算目標(biāo)加速度。

對真實(shí)加速度和目標(biāo)加速度之間的差的補(bǔ)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(guān)系而將真實(shí)加速度和目標(biāo)加速度之間的差轉(zhuǎn)換為車輪扭矩變化量，并且使用于再生制動(dòng)的電機(jī)扭矩增大的量對應(yīng)于所轉(zhuǎn)換的車輪扭矩變化量。

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

下面討論本發(fā)明的其它方面和實(shí)施方案。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖所示出的本申請的某些實(shí)施方案來詳細(xì)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(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)性能的方法的流程圖；以及

圖2a為現(xiàn)有技術(shù)，圖2b為本發(fā)明，圖2a和圖2b示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)性能的方法的效果的示意圖。

圖3a為現(xiàn)有技術(shù)，圖3b為本發(fā)明，圖3a和圖3b示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)性能的方法的效果的示意圖。

應(yīng)當(dāng)理解，附圖并不一定是按照比例的，其呈現(xiàn)了對說明本申請的基本原理的各種優(yōu)選特征所進(jìn)行的略微簡化的表示。本文所公開的本申請的具體設(shè)計(jì)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(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標(biāo)記表示本申請的相同的或等同的部分。

具體實(shí)施方式

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

本文所使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施方案的目的，而不旨在限制本發(fā)明。正如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)(a)”和“該(the)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有清楚說明。還將理解當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包括(comprise)”時(shí)，指明存在所述特征、整數(shù)、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(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其集合。如在此所使用的，術(shù)語和/或包括相關(guān)的列出項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)的任意和全部組合。

應(yīng)當(dāng)理解，此處所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語包括一般機(jī)動(dòng)車輛，例如包括運(yùn)動(dòng)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(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、可插式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛、氫動(dòng)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(dòng)力車輛是具有兩種或更多動(dòng)力源的車輛，例如汽油動(dòng)力和電力動(dòng)力兩者的車輛。

另外，應(yīng)當(dāng)理解，下述方法中的一個(gè)或多個(gè)，或者其方面，可以通過裝配在車輛中的至少一個(gè)控制單元而執(zhí)行。術(shù)語“控制單元”可以指示包括存儲器和處理器的硬件設(shè)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(zhí)行所述程序指令，從而進(jìn)行在下文進(jìn)一步描述的一個(gè)或多個(gè)過程。另外，應(yīng)當(dāng)理解，下述方法可以通過包括與一個(gè)或多個(gè)其他部件相關(guān)聯(lián)的控制單元的裝置來執(zhí)行，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所應(yīng)理解的那樣。

一般而言，對于執(zhí)行再生制動(dòng)協(xié)同控制的車輛而言，為了執(zhí)行制動(dòng)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(dòng)力，車輛的總制動(dòng)力是由約束車輪(例如，驅(qū)動(dòng)輪)的液壓壓力提供的摩擦制動(dòng)力和由對車輛中的電池進(jìn)行充電的電機(jī)提供的再生制動(dòng)力的和。

在本申請中，利用可以快速并精確地執(zhí)行的電機(jī)扭矩控制，通過對再生制動(dòng)協(xié)同控制過程中所需要的摩擦制動(dòng)量(例如，液壓制動(dòng)量)與真實(shí)摩擦制動(dòng)量之間的差進(jìn)行補(bǔ)償，可以避免由于摩擦制動(dòng)力的非計(jì)劃內(nèi)的變化所導(dǎo)致的制動(dòng)性能的變差，并且可以提供一致的制動(dòng)力。

現(xiàn)在參考公開的實(shí)施方案，圖1是示出了根據(jù)本申請的實(shí)施方案的通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)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(dòng)開始之前，計(jì)算根據(jù)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(dòng)踏板來開始車輛的制動(dòng)，計(jì)算根據(jù)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(guān)系。

車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關(guān)系會(huì)根據(jù)條件(例如，車輛的重量、輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)(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(jù)上述條件而變化。例如，如果在行駛期間道路的坡度發(fā)生變化，即使車輪扭矩沒有變化，車輛的加速度也會(huì)變化。因此，當(dāng)計(jì)算加速度變化量時(shí)，根據(jù)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(jì)算。

[等式1]

δa＝k×[δt-g×sin(δθ)]

這里，k是比例常數(shù)，無論車輛在何時(shí)起動(dòng)和行駛，k都確定為常數(shù)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(jì)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(guān)系，可以基于這樣的關(guān)系而推導(dǎo)出根據(jù)行駛加速度變化量的車輪扭矩變化量。例如，當(dāng)在平路上每單位時(shí)間的車輪扭矩變化量為10nm時(shí)，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(jì)算為100nm。

車輛的混合動(dòng)力控制單元(hcu)執(zhí)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(guān)系的計(jì)算，即，根據(jù)車輪扭矩變化量來計(jì)算行駛加速度變化量，或者計(jì)算改變行駛加速度所需要的車輪扭矩。

隨后，當(dāng)駕駛員通過踩壓制動(dòng)踏板來開始將車輛制動(dòng)時(shí)，通過制動(dòng)踏板的踩壓量來確定駕駛員需要的制動(dòng)量，并且計(jì)算根據(jù)所確定的駕駛員需要的制動(dòng)量(nm)而變化的目標(biāo)加速度。當(dāng)車輛的制動(dòng)開始時(shí)，車輛的目標(biāo)加速度根據(jù)駕駛員需要的制動(dòng)量而變化。

當(dāng)檢測到駕駛員的制動(dòng)請求時(shí)，計(jì)算根據(jù)駕駛員需要的制動(dòng)量的所需要的減速度，并且基于在檢測到駕駛員的制動(dòng)請求之前的目標(biāo)加速度和所需的減速度來計(jì)算根據(jù)駕駛員的制動(dòng)請求而變化的目標(biāo)加速度(即，當(dāng)前目標(biāo)加速度)。車輛的hcu執(zhí)行經(jīng)改變的目標(biāo)加速度的計(jì)算，例如，經(jīng)改變的目標(biāo)加速度可以計(jì)算為在檢測到駕駛員的制動(dòng)請求之前的目標(biāo)加速度和根據(jù)駕駛員需要的制動(dòng)量的所需要的減速度的和。

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

因此，ibau基于執(zhí)行的再生制動(dòng)量而將供應(yīng)至車輪的液壓壓力調(diào)節(jié)至目標(biāo)壓力，從而執(zhí)行摩擦制動(dòng)控制。也即，在再生制動(dòng)協(xié)同控制期間，hcu通過mcu將再生制動(dòng)扭矩命令傳輸至電機(jī)，ibau將摩擦制動(dòng)扭矩(即，摩擦制動(dòng)量)確定為從駕駛員需要的制動(dòng)量(nm)中減去再生制動(dòng)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(shí)加速度值的反饋，比較真實(shí)加速度與當(dāng)前目標(biāo)加速度，如果比較結(jié)果確定為在目標(biāo)加速度和真實(shí)加速度之間存在差，則hcu根據(jù)所述差來控制電機(jī)扭矩。在此，hcu基于上文推導(dǎo)的車輪扭矩變化量和行駛加速度變化量之間的關(guān)系來控制電機(jī)扭矩。

更具體而言，基于目標(biāo)加速度和真實(shí)加速度之間的差，通過控制電機(jī)扭矩來補(bǔ)償摩擦制動(dòng)量(nm)的非計(jì)劃內(nèi)的變化，特別地，當(dāng)真實(shí)加速度小于目標(biāo)加速度時(shí)，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(guān)系而將所述差轉(zhuǎn)換為車輪扭矩變化量，并且電機(jī)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(dòng)扭矩，因此使得再生制動(dòng)量的增量可以補(bǔ)償摩擦制動(dòng)量的縮減。

用于再生制動(dòng)的電機(jī)扭矩與用于驅(qū)動(dòng)車輛的電機(jī)扭矩成反比例增加，并且這樣的電機(jī)扭矩的增加使再生制動(dòng)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(guān)系，通過這種方式來控制用于再生制動(dòng)的電機(jī)扭矩，從而改善對于摩擦制動(dòng)量的減少的補(bǔ)償?shù)某跏柬憫?yīng)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(dāng)前目標(biāo)加速度的跟蹤能力。

在pid控制中，電機(jī)扭矩用作控制變量，目標(biāo)加速度和真實(shí)加速度之間的差用作輸出值，對電機(jī)扭矩進(jìn)行可變的控制。也即，在再生制動(dòng)協(xié)同控制期間，通過利用電機(jī)扭矩的反饋控制而在當(dāng)前控制中反映出前次控制的結(jié)果，使得真實(shí)加速度至目標(biāo)加速度的跟蹤能力增強(qiáng)，經(jīng)由這樣的pid控制，通過再生制動(dòng)來獲得沒有通過摩擦制動(dòng)獲得的制動(dòng)量(nm)。

如上所述，通過對于再生制動(dòng)的電機(jī)扭矩的控制，目標(biāo)加速度和真實(shí)加速度之間的差得到補(bǔ)償。因此，可以與在再生制動(dòng)協(xié)同控制期間摩擦制動(dòng)力的非計(jì)劃內(nèi)的變化得到補(bǔ)償?shù)目刂偏@得相同的效果。

更具體而言，因?yàn)樵谛旭傑囕v的制動(dòng)期間，根據(jù)駕駛員需要的制動(dòng)量的車輛的總制動(dòng)力是由約束車輪的液壓壓力提供的摩擦制動(dòng)力(例如，液壓制動(dòng)力)和由用于對電池充電的電機(jī)提供的再生制動(dòng)力的和，因此，如果在制動(dòng)期間需要的摩擦制動(dòng)力和真實(shí)制動(dòng)力之間存在差并且摩擦制動(dòng)力因此而不足，則施加至車輪的制動(dòng)扭矩會(huì)發(fā)生非計(jì)劃內(nèi)的變化，并且行駛加速度會(huì)發(fā)生變化。因此，對應(yīng)于制動(dòng)期間所需要的摩擦制動(dòng)力和真實(shí)制動(dòng)力之間的差，根據(jù)駕駛員需要的制動(dòng)量而變化的車輛的目標(biāo)加速度與真實(shí)加速度之間存在差。

因此，利用電機(jī)扭矩的控制，通過補(bǔ)償對應(yīng)于目標(biāo)加速度和真實(shí)加速度之間的差的車輪扭矩變化量，車輛的真實(shí)加速度迅速且精確地跟蹤目標(biāo)加速度，并且由此提供一致的制動(dòng)力，從而改善車輛的制動(dòng)性能。

現(xiàn)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(jù)本發(fā)明的實(shí)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(fā)生衰退，即使進(jìn)行與在衰退發(fā)生之前相同的液壓控制，由液壓壓力提供的真實(shí)摩擦制動(dòng)力也會(huì)減小，因此駕駛員會(huì)感覺到制動(dòng)踏板被向后推壓。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，當(dāng)由液壓壓力提供的真實(shí)摩擦制動(dòng)力由于衰退而減小，并且在目標(biāo)加速度和真實(shí)加速度之間存在差時(shí)，通過用于再生制動(dòng)的電機(jī)扭矩控制來對制動(dòng)量進(jìn)行補(bǔ)償。因此，得以避免制動(dòng)踏板的向后推壓并且提供一致的制動(dòng)力。

參考圖3a和圖3b，在再生制動(dòng)協(xié)同控制期間，再生制動(dòng)量和摩擦制動(dòng)量的和應(yīng)當(dāng)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(dòng)的液壓壓力控制具有低響應(yīng)性，并且因此導(dǎo)致對目標(biāo)液壓壓力的低跟蹤能力，再生制動(dòng)量和摩擦制動(dòng)量(例如，液壓制動(dòng)量)的和不會(huì)得到一致地維持，并且再生制動(dòng)量和摩擦制動(dòng)量(例如，液壓制動(dòng)量)的和會(huì)由于液壓控制的延遲而減小，因此會(huì)發(fā)生制動(dòng)踏板的向后推壓。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，當(dāng)摩擦制動(dòng)量(例如，液壓制動(dòng)量)由于用于摩擦制動(dòng)的液壓控制的延遲而減小，并且再生制動(dòng)量和摩擦制動(dòng)量的和減小時(shí)，根據(jù)目標(biāo)加速度和真實(shí)加速度之間的差，通過電機(jī)扭矩控制來增大再生制動(dòng)量。因此，再生制動(dòng)量和摩擦制動(dòng)量的和可以得到一致地維持，并且因此可以避免制動(dòng)踏板的向后推壓，可以一致地提供制動(dòng)力。

如從上述說明中顯然可知的，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的通過車輛的電機(jī)扭矩控制來改善制動(dòng)性能的方法中，通過根據(jù)車輪扭矩變化量而計(jì)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(guān)系，實(shí)時(shí)反饋真實(shí)加速度值，并且通過用于再生制動(dòng)的電機(jī)扭矩控制而補(bǔ)償目標(biāo)加速度和真實(shí)加速度之間的差，從而對于駕駛員需要的制動(dòng)量提供一致的制動(dòng)力。

已經(jīng)參考本申請的實(shí)施方案而詳細(xì)描述了本申請。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在這些實(shí)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(quán)利要求及其等價(jià)形式中限定。