对用于回收由制动机动车辆所产生的能量的装置进行控制的方法

摘要

本发明涉及一种用于控制机动车辆的方法，该机动车辆装备有多个从动轮、多个制动器（60，70）、一个用于回收由制动所产生的能量的装置（10）、以及将扭矩从这些从动轮传输到该能量回收装置的一个扭矩传输链，所述方法包括以下步骤：a）获取一个制动指令（Cs）以及该机动车辆的多个动态特性，b）根据按照在步骤a）中获取的制动指令以及动态特性的一个函数计算出的一个控制设定点（Cm）对所述回收装置进行控制，以及c）根据按照在步骤a）中获取的制动指令以及动态特性的一个函数计算出的一个控制设定点（Cf）对这些制动器进行控制。根据本发明，在步骤b）中，用于所述能量回收装置的控制设定点是通过一个预防滤波器（100）计算的，该滤波器对所述制动指令进行过滤的方式为以便衰减其在该扭矩传输链的共振频率附近处的振幅。

说明书

技术领域

本发明大体上涉及对机动车辆的制动构件的控制。

本发明可适用于具有多个从动轮、多个制动器、一个用于回收由制动 该机动车辆所产生的能量的装置、以及将扭矩从这些从动轮传输到该回收 装置的一个扭矩传输机构。

更确切地说，本发明涉及一种用于控制此类型的机动车辆的方法，该 方法包括以下步骤：

a）获取一个制动指令以及该机动车辆的多个动态特性（速度、加速 度、这些车轮的角速度、发动机速度、等），

b）根据按照在步骤a）中获取的制动指令以及这些动态特性的一个 函数计算出的一个控制设定点对所述回收装置进行控制，以及

c）根据按照在步骤a）中获取的制动指令以及这些动态特性的一个 函数计算出的一个控制设定点对这些制动器进行控制。

背景技术

在上述类型的机动车辆中，除这些制动器之外还提供了该回收装置。 因此该回收装置不仅可以用于制动该车辆，并且还可以存储由制动该车辆 所产生的能量中的一部分以用于随后再利用。

这个回收装置因此使之有可能降低车辆的能量消耗以及制动衬块的磨 损。

不幸的是，当在此类型的车辆中发生制动时，传输到这些从动轮的扭 矩的振荡现象是显著的，从而导致颠簸，影响乘客舒适性，并且导致该车 辆的牵引机构的这些构件的磨损。

这些振荡的产生来自于该扭矩传输机构，由于该机构的每个构件都具 有非零刚度和阻尼，该扭矩传输机构被变形（通过扭曲、弯曲、拉伸和压 缩）为具有根据传输的扭矩以及这些不同部件的老化程度的函数而改变的 一个振幅和频率。

发明内容

为了降低影响车辆中乘客舒适性的颠簸，本发明提出对由驾驶员发送 的制动指令进行过滤（在该词的更广泛的意义上）。

更确切地说，根据本发明，提出了一种如前言中限定的控制方法，其 中，在步骤b）中，所述回收装置的控制设定点是通过一个预防滤波器计 算的，该滤波器对所述制动指令过滤的方式为以便衰减其特别是在该扭矩 传输机构的共振频率附近处的振幅。

在研究该扭矩传输机构的频率特性时，可看到这个扭矩传输机构具有 导致该颠簸产生的一个主共振频率。

由于本发明，该回收装置的控制设定点被计算成使得该扭矩传输机构 在接近这个共振频率的频率处不受到激励、或者只受到小程度的激励。

以此方式，大大地减少了乘客在制动车辆过程中感受到的颠簸。

根据本发明的控制方法的其他有利的和非限制性的特征如下：

-在步骤a）中，获取所述回收装置的一个输出参数的值，并且在步骤 b）中，这个回收装置的控制设定点是通过一个校正滤波器计算的，该滤波 器对所述输出参数过滤的方式为以便阻尼该扭矩传输机构的振荡；

-该回收装置是一个电动机，并且所述输出参数是该电动机的运转速 度；

-该校正滤波器是形式的；

-该预防滤波器是一个低通滤波器；

-该预防滤波器是一个信号饱和滤波器；

-在步骤c）中，该制动器控制设定点是由该制动指令与该回收装置的 控制设定点之间的差值推导的；

-在步骤a）中，该制动指令是根据该机动车辆的制动踏板的位置或者 施加到这个制动踏板上的力或者该制动踏板的位置的导数或者施加到这个 制动踏板上的力的导数来确定的。

本发明还涉及一种如在前言中限定的机动车辆，该机动车辆具有一个 控制单元，该控制单元被编程为执行一种如上所述的控制方法。

有利的是，在此情况下，所述回收装置采取一个电动机的形式。

附图说明

通过非限定性举例的方式给出的以下说明，通过参考附图，将使得读 者能够理解本发明的本质以及其可以应用的方式。

在这些附图中：

-图1是根据本发明的机动车辆的示意图；

-图2是展示用于控制图1的机动车辆的这些制动器以及能量回收装 置的控制系统的简图；

-图3是展示图2的控制系统的预防滤波器的简图；

-图4是展示图2的控制系统的校正滤波器的简图；

-图5是表示在该控制系统没有滤波器的情况下在驾驶员已经请求制 动该车辆之后，该机动车辆的加速度随时间变化的曲线；

-图6是表示在该控制系统装备有一个低通预防滤波器和一个校正滤 波器的情况下在驾驶员已经请求制动该车辆之后，该机动车辆的加速度随 时间变化的曲线；

-图7是表示在同图6所描述的一样的情况下该制动器控制设定点随 时间变化的曲线；

-图8是表示在同图6所描述的一样的情况下该回收装置控制设定点 的两个组分之一（即由该校正滤波器获得的那个）随时间变化的曲线；

-图9是表示在同图6所描述的一样的情况但却在该控制系统中模拟 20ms延迟时该机动车辆的加速度随时间变化的曲线；

-图10是表示在该控制系统装备有一个为低通预防滤波器的单一滤波 器的情况下在驾驶员已经请求制动该车辆之后，该机动车辆的加速度随时 间变化的曲线；

-图11是表示在同图10所描述的一样的情况下该制动器控制设定点 随时间变化的曲线；

-图12是表示在该控制系统装备有一个为预防饱和滤波器的单一滤波 器的情况下在驾驶员已经请求制动该车辆之后，该机动车辆的加速度随时 间变化的曲线；并且

-图13是表示在同图12所描述的一样的情况下该制动器控制设定点 随时间变化的曲线。

具体实施方式

图1以高度示意的方式示出了机动车辆1。

这种机动车辆以常规的方式包括两个从动轮40（在图1中由单一圆圈 展示）和两个非从动轮50（在图1中由另一个圆圈展示）。

在此情况中，机动车辆1是一种电动车辆。因此该车辆包括一组储能 器（未示出）、由这组储能器供电的一个电动机10、以及将扭矩从电动机 10传输到这些从动轮40的一个扭矩传输机构20，该扭矩传输机构特别包 括一个齿轮传动机构。

如图1中示意性地示出的，这个传输机构20具有非零弹性，这可以通 过由K指示的一个具有刚度的弹簧30以及由β指示的一个阻尼活塞35来 建模。

这个传输机构20因此能够变形（通过扭曲、弯曲、拉伸和压缩）并且 能够以一个频率和振幅进行振荡，该频率和振幅根据从电动机10传输到这 些从动轮40或者从这些从动轮40传输到电动机10的扭矩的函数而变化。 对这个传输机构的研究将显示其具有一种基本模态，靠近该基本模态该传 输机构能够在所谓共振频率的一个频率下发生强烈振荡。

机动车辆10还包括两种类型的制动装置，即一种消耗式制动装置和一 种回收式制动装置（还称作“能量回收装置”）。

该消耗式制动装置在此情况中是盘式制动器60、70，这些盘式制动器 被装配到这些从动轮40和非从动轮50的轮系上。在多个变体中，这些装 置显然可以是鼓式制动器。

该回收式制动装置在此情况中由电动机10本身形成，于是该电动机用 作一个交流发电机，在此意义上该电动机被适配成在该车辆前进时制动这 些从动轮40并且将该车辆的动能转换成供应到这组储能器的电能。

为了控制其不同的构件，该机动车辆1具有一个计算机，该计算机包 括一个处理器（CPU）、一个随机存取内存（RAM）、一个只读存储器（ROM） 以及不同的输入接口和输出接口。

借助其多个输入接口，该计算机被适配成用来接收从不同传感器11、 81发送的输入信号。具体地，该计算机被适配成通过一个速度传感器11 来获取电动机10的转速ω_m，并且通过一个传感器81来获取该制动踏板 80（图2）的位置和压力。

借助安装在其只读存储器中并且在图2中示意性展示的软件2，该计 算机被适配成计算出机动车辆1的各个运行状态下用于电动机10和制动器 60、70的控制设定点。

最终，借助其多个输出接口，该计算机被适配成将这些控制设定点传 输到电动机10和这些制动器60、70。

当驾驶员压下该制动踏板80时，该计算机被适配成执行一种用于控制 该电动机10和这些制动器60、70的方法，该方法由六个主要操作构成， 在图2中示出。

第一操作是一个数据获取操作。

在此操作中，计算机获取该制动踏板80的瞬时位置、施加在该制动踏 板上的瞬时压力、以及电动机10的瞬时转速ω_m。

第二操作是一个确定驾驶员想要制动该机动车辆1的强度的操作。

在此操作中，计算机根据该制动踏板80的位置以及施加在该制动踏板 上的压力推导出驾驶员所希望的制动扭矩Cs的值。

这个希望的制动扭矩Cs因此对应于借助这些制动器60、70和电动机 10而施加到该机动车辆1的这些从动轮40和非从动轮50上的制动扭矩的 总和。

处于本发明核心位置的第三操作是对这个希望的制动扭矩Cs进行过 滤的一个操作。

在此操作中，计算机通过一个预防滤波器100计算第一中间扭矩Cp 值，该滤波器对该希望的制动扭矩Cs进行过滤以便衰减其在扭矩传输机 构20的共振频率附近处的振幅。

因此，这个预防滤波器100使得用于电动机10的控制设定点能够被过 滤成以便防止该电动机过度激励该扭矩传输机构20的基本模态。

图5示出了如果驾驶员突然压下该制动器并将其保持压下状态的话， 在机动车辆1缺少这种过滤的情况下纵向加速度的变化。

在这个图中可以看出的是该车辆的纵向加速度会强烈地振荡并且在一 个长时期内会产生将影响车辆中乘客舒适性的颠簸。

因此这个预防滤波器100的优点是它减少了这些振荡的发生。

如图3中示出的，这个预防滤波器100是一个低通滤波器，该滤波器 的截止频率（等于1/τ）是根据扭矩传输机构20的主共振频率的函数来选 择的。

实质上改善本发明运行的第四操作是对该扭矩传输机构20的振荡进 行衰减的一个操作。该操作是通过测量该电动机10的瞬时转速ω_m并且通 过根据这个转速ω_m的变化的函数控制这个电动机10来实施的。这个操作 还可以考虑这些车轮的转速。

在此操作中，计算机借助一个校正滤波器110计算第二中间扭矩Ce 的值，该校正滤波器对电动机10的转速ω_m的变化进行过滤以实时地考虑 这个电动机10的状态，以便提供对扭矩传输机构20的振荡的最佳衰减。

如图4中示出的，该校正滤波器110在此情况中采取形式。

因此该校正滤波器110包括一个二阶导数。以此方式，当维持该制动 踏板80上的压力时，由这些制动器60、70初始提供的制动被快速切换到 电动机10，然后该电动机单独负责该机动车辆1的制动。因此有可能回收 最大的电能量，尽管该最大量服从电动机10制动该车辆的能力。

该校正滤波器110还包括一个极点-零点对。因此该控制系统具有对任 何延迟的低灵敏度，这些延迟可能是由测量制动踏板80的位置和电动机 10的转速ω_m的时刻与根据这些测量的数据的函数控制该电动机10的时刻 之间的偏离导致的。

第五操作是产生一个用于电动机10的控制设定点Cm的一个操作。

这个操作是在一个加法器120的帮助之下实施的，该加法器计算这两 个中间扭矩Ce、Cp之和，从而将这个控制设定点扭矩Cm提供给该电动 机10。

第六操作是产生一个用于这些制动器60、70的控制设定点Cf的一个 操作。

这个操作是在一个减法器130的帮助下实施的，该减法器计算这个希 望的制动扭矩Cs与这个用于电动机10的控制设定点扭矩Cm之间的差值， 从而将这个控制设定点扭矩Cf提供给这些制动器60、70。

因此这一计算使得控制这些制动器的方式为使得这些制动器变得负责 提供该制动扭矩中不能由电动机10提供的那部分。

然后该控制设定点扭矩Cf根据该形式的一种预定分配而被分配在这 些从动轮40和非从动轮50的两个轮系的制动器60、70之间：

Cf=a.Cf1+(1-a).Cf2，其中

a是一个预定的常数，

Cf1是该控制设定点扭矩Cf中被传输到这些从动轮40的制动器60上 的那部分，并且

Cf2是该控制设定点扭矩Cf中被传输到这些非从动轮50的制动器70 上的那部分。

图6至图9示出了当驾驶员突然压下制动器并将其保持压下状态时获 得的结果。

图6示出了该机动车辆的纵向加速度的变化。

与图5相比，在这个图6中可看到该车辆的纵向加速度的振荡不仅具 有较低的振幅，并且随时间被更好地衰减。

图7示出了这些制动器60、70的控制设定点扭矩Cf的变化。

可看出的是该设定点扭矩下降得非常迅速并且在大约1秒内消除，从 而使得非常迅速地变成电动机10单独负责制动该机动车辆。因此回收的电 能的量被最大化。

图8示出了第二中间扭矩Ce的变化。

因此可看到电动机10的控制设定点扭矩Cm中对应于这个第二中间扭 矩Ce的组分是借助校正滤波器110计算的，以便与扭矩传输机构20中的 电动机10自然产生的振荡反向振荡。

图9示出了该机动车辆的纵向加速度在考虑20ms延迟情况下的变化， 该延迟是由测量制动踏板80的位置和电动机10的转速ω_m的时刻与根据 这些测量的数据的函数控制该电动机10的时刻之间的延迟。

在这个图中将看到这个延迟不会本质上改变该机动车辆的纵向加速度 振荡的幅度或阻尼。

本发明不以任何方式来限制所描述和展示的实施例，并且本领域技术 人员将能够根据本发明精神创造其变体。

在一个第一变体中，用于控制电动机10和制动器60、70的系统可以 被安排成不具有校正滤波器，在此情况下所希望的制动扭矩Cs在被传输 到电动机10之前将仅由预防滤波器110过滤。电动机10将因此根据等于 第一中间扭矩Cp的一个控制设定点来进行控制。

图10和图11示出了用一个此类型的控制系统在驾驶员突然压下制动 器80并将其保持压下状态时获得的结果。

图10示出了该机动车辆的纵向加速度的变化。

与图6相比，在这个图10中可看到该车辆的纵向加速度的振荡仍然具 有较低的振幅。然而，在缺少校正滤波器120的情况下这些振荡没有被很 好地衰减。

图11示出了这些制动器60、70的控制设定点扭矩Cf的变化。

在此再次可看到该设定点扭矩Cf下降得非常迅速并且在大约1秒内消 除，从而使得非常迅速地变成该电动机10单独负责制动该机动车辆1。

总之，使用一个单一（预防）滤波器使之有可能降低机动车辆1中的 乘客感受到的颠簸强度并且使得利用电动机10对该车辆进行制动最优化。 然而，使用单一滤波器不能使颠簸被非常迅速地衰减。

额外地，这种解决方案的主要缺点是它需要使用用于低通滤波器的一 个截止频率，该截止频率相对于该共振频率是非常低的（低于该控制系统 具有一个校正滤波器的情况），由此进一步地降低了衰减振荡的有效性。

在一个第二变体中，用于控制该电动机10和制动器60、70的系统可 以被安排成使其不具有校正滤波器，而且其预防滤波器不是一个低通滤波 器而是一个单一的所谓的信号导数限制滤波器。

此类型的滤波器（未示出）可以用于在这个频率超出一个预定的最大 阈值和/或降落到一个预定的最小阈值之下时限制该制动指令Cs的频率变 化。

图12和图13示出了用一个此类型的滤波器在驾驶员突然压下制动器 并将其保持压下状态时获得的结果。

图12示出了该机动车辆的纵向加速度的变化。

与图10相比，在这个图12中可看到该车辆的纵向加速度的振荡具有 甚至更低的振幅，但仍然被相对弱地衰减。

图13示出了这些制动器60、70的控制设定点扭矩Cf的变化。

与图11相比，可看到设定点扭矩Cf降低得稍微不那么迅速。然而在 此该设定点扭矩再次在大约1秒内消除，从而使得迅速地变成该电动机10 单独负责制动该机动车辆。

总之，在这个第二变体中，乘客感受到的颠簸弱于第一变体，但由电 动机10回收的能量较低。

根据另一个变体，有可能除了该限制滤波器外还提供的是使用一个如 图4示出的校正滤波器。

在另一个变体中，有可能提供的是将该制动踏板位置传感器替换为一 个力传感器，在此情况下这个希望的制动扭矩Cs将从通过这个传感器测 量的力推导出。

还可能提供的是将本发明安装在混合动力车辆中，在此情况下本发明 的运行将保持不变。

还可能提供的是将本发明安装在常规的仅由内燃发动机驱动的车辆 中。在此变体中，回收由制动该车辆产生的能量的装置将采用一个专门的 构件的形式，如一个交流发电机、一个气动或机械装置、或一个液压装置。