再生和制动管理系统

摘要

一种再生和制动管理系统包括原动机(22，26)、与原动机(22，26)相关联的储能器(38A，38B)、以及再生制动系统(40)，该再生制动系统包括控制器(32，34，35，36)和至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)，所述再生制动系统(40)被构造成在再生制动中使所述至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)至少部分失效。

权利要求

1.一种车辆混合动力系统(20)，包括：第一原动机(22)；第二原动机(26)； 与第二原动机(26)相关联的储能器(38A，38B)；再生制动系统(40)，它包括控 制器(32，34，35，36)和与所述动力系统(20)相关联的多个摩擦制动器(42，152， 154，156，158)，其中所述再生制动系统(40)被构造成在再生制动中使所述多 个摩擦制动器(42，152，154，156，158)至少部分失效，并且所述控制器(32， 34，35，36)被设计成在要求再生制动时使所述多个摩擦制动器(42，152，154， 156，158)处于初始压力水平。

2.根据权利要求1所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述第二原 动机(26)包括电动机和与所述电动机相关联的转换器(39)，所述再生制动包括 给像发电机一样工作的所述电动机提供负扭矩。

3.根据权利要求2所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述第二原 动机(26)包括液压马达。

4.根据权利要求1所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，还包括：具 有输入的多级变速箱；离合器(28)，所述离合器被构造成有选择地连接所述第 一原动机(22)至所述多级变速箱，所述离合器(28)被构造成在再生制动中使所 述第一原动机(22)脱离开所述多级变速箱。

5.根据权利要求1所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述控制器 (32，34，35，36)被设计成使进一步摩擦制动失效，直到达到所述再生制动系 统(40)的极限，所述再生制动系统(40)被构造成在工作过程中产生再生电流。

6.根据权利要求5所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述再生制 动系统(40)的极限包括以下条件之一，即满载工作的储能器(38A，38B)、所述 再生制动系统(40)的热极限或车轮打滑。

7.根据权利要求5所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述再生制 动系统(40)的极限基于以下条件之一而变化，即坡路滚动阻力、路面状况变化、 重力分布和变化、吸收发电机扭矩变化或者所要求的减速率而变化。

8.根据权利要求5所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述再生制 动系统(40)的极限由再生制动电流决定。

9.根据权利要求5所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，还包括：压 力传感器(125)，用于检测所述再生制动系统(40)中的流体压力；轮速检测单元 (151)，用于检测车轮转速，其中所述再生制动系统(40)的极限由所述再生电流、 检测到的流体压力和检测到的轮速决定。

10.根据权利要求1所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，还包括设 置在所述再生制动系统中的比例阀，它被构造成有选择地将启动的制动流体供 给所述多个摩擦制动器(42，152，154，156，158)，其中使所述多个摩擦制动 器(42，152，154，156，158)至少部分失效包括限制流经所述制动系统比例阀 的流体压力。

11.根据权利要求1所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述再生 制动系统(40)被构造成当达到所述再生制动系统(40)的再生极限时实施摩擦制 动。

12.根据权利要求11所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述控制 器(32，34，35，36)被构造成平衡所述摩擦制动的实施。

13.根据权利要求12所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述平衡 包括在前驱车辆上实现一组前轮的摩擦制动。

14.根据权利要求1所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述控制 器(32，34，35，36)被构造成响应于增大的制动流体压力、刹车灯电信号或者 油门踏板(100)使所述摩擦制动器(42，152，154，156，158)至少部分失效并起 动再生制动。

15.一种车辆混合动力系统(20)，包括：包括内燃机的第一原动机(22)； 包括电动机和转换器(39)的第二原动机(26)；与所述第二原动机(26)相关联的储 能器(38A，38B)；具有输入的多级变速箱；包括控制器(32，34，35，36)和与 所述动力系统(20)相关联的多个摩擦制动器(42，152，154，156，158)的再生 制动系统(40)，其中所述再生制动系统(40)被构造成在再生制动中使所述多个 摩擦制动器(42，152，154，156，158)至少部分失效，所述再生制动包括给像 发电机一样运转的所述电动机提供负扭矩；离合器(28)，它有选择地使所述第 一原动机(22)连接至所述多级变速箱，并且所述离合器(28)使所述第一原动机 (22)在所述再生制动中脱离开所述多级变速箱，其中所述控制器(32，34，35， 36)被设计成在要求再生制动时使所述多个摩擦制动器(42，152，154，156，158) 处于初始压力水平。

16.根据权利要求15所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述控制 器(32，34，35，36)按以下方式构造：使进一步摩擦制动失效，直到达到所述 再生制动系统(40)的极限；所述再生制动系统(40)被构造成在工作中产生再生 电流；所述再生制动系统(40)的极限包括以下条件之一，即满载工作的储能器 (38A，38B)、所述再生制动系统(40)的热极限或者车轮打滑。

17.根据权利要求16所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述再生 制动系统(40)的极限基于以下条件之一而变化，即坡路滚动阻力、路面状况变 化、重力分布和变化、吸收发电机扭矩变化或者所要求的减速率。

18.根据权利要求15所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，还包括： 压力传感器(125)，用于检测所述再生制动系统(40)中的流体压力；轮速检测单 元(151)，被设计用于检测车轮转速；其中所述控制器(32，34，35，36)被设计 成使进一步摩擦制动失效，直到达到所述再生制动系统(40)的极限，所述再生 制动系统(40)被构造成在工作过程中产生再生电流；并且其中所述再生制动系 统(40)的极限由所述再生电流、检测到的流体压力和检测到的轮速来决定。

19.根据权利要求15所述的车辆混合动力系统(20)，其特征是，所述控制 器(32，34，35，36)被构造成响应于增大的制动流体压力、刹车灯电信号或者 油门踏板(100)位置使所述多个摩擦制动器(42，152，154，156，158)至少部分 失效并起动再生制动。

20.一种再生车辆动力系统(20)，包括：原动机(22，26)；与所述原动机(22， 26)相关联的储能器(38A，38B)；再生制动系统(40)，它包括控制器(32，34， 35，36)和至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)，其中所述再生制动 系统(40)被构造成在再生制动中使所述至少一个摩擦制动器(42，152，154，156， 158)至少部分失效，并且所述控制器(32，34，35，36)被设计成在要求再生制 动时使所述至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)处于初始压力水平。

21.根据权利要求20所述的再生车辆动力系统(20)，其特征是，所述原动 机(22，26)包括电动机和转换器(39)，所述再生制动包括给像发电机一样工作 的所述电动机提供负扭矩。

22.根据权利要求20所述的再生车辆动力系统(20)，其特征是，在再生制 动中使所述至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)至少部分失效包括： 使进一步摩擦制动失效，直到达到所述再生制动系统(40)的极限；所述再生制 动系统(40)被构造成在工作中产生再生电流。

23.根据权利要求20所述的再生车辆动力系统(20)，其特征是，在再生制 动中使所述至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)至少部分失效包括 在再生制动中使所述至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)完全失效。

24.一种再生动力系统(20)的运转方法，包括：提供原动机(22，26)；提 供与所述原动机(22，26)相关联的储能器(38A，38B)；提供再生制动系统(40)， 它包括控制器(32，34，35，36)和至少一个摩擦制动器(42，152，154，156， 158)；在再生制动中使所述至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)至 少部分失效，其中在再生制动中使所述至少一个摩擦制动器至少部分失效包 括：探测车辆减速要求，按照初始压力水平施加所述至少一个摩擦制动器(42， 152，154，156，158)，在保持所述至少一个摩擦制动器处于所述初始压力水 平的情况下起动再生制动，在所述再生制动中使进一步的摩擦制动器作用失 效。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征是，所述起动再生制动包括： 给所述原动机(22，26)提供负扭矩；以发电机方式运转所述原动机(22，26)。

26.根据权利要求24所述的方法，其特征是，还包括在达到所述再生制 动系统(40)的极限时实施摩擦制动。

27.根据权利要求24所述的方法，其特征是，所述实施摩擦制动包括有 选择地将摩擦制动器(42，152，154，156，158)用于平衡所述制动系统。

28.根据权利要求24所述的方法，其特征是，还包括：监视所述再生动 力系统(20)是否出现车轮打滑；响应于检测到的车轮打滑使防抱死制动系统 (560)工作。

29.一种再生动力系统(20)的运转方法，包括：提供原动机(22，26)；提 供与所述原动机(22，26)相关联的储能器(38A，38B)；提供再生制动系统(40)， 它包括控制器(32，34，35，36)和至少一个摩擦制动器(42，152，154，156， 158)；监视所述再生动力系统(20)是否有减速要求；确定与所述减速要求相关 的制动扭矩；使所述至少一个摩擦制动器(42，152，154，156，158)至少部分 失效；起动再生制动操作，其中使所述至少一个摩擦制动器至少部分失效包括 在所述再生制动操作之前按初始压力水平施加所述至少一个摩擦制动器，并且 在所述再生制动操作中使进一步的摩擦制动器作用失效。

30.根据权利要求29所述的方法，其特征是，还包括：在所述再生制动 系统(40)上设置压力传感器(125)，所述压力传感器(125)被构造用来检测所述再 生制动系统(40)中的流体压力，所述减速要求包括所述再生制动系统(40)的压 力增大或者刹车灯信号。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征是，还包括：监视所述再生制 动系统(40)是否达到再生极限；当达到所述再生极限时实施借助所述至少一个 摩擦制动器(42，152，154，156，158)的摩擦制动。

32.根据权利要求31所述的方法，其特征是，还包括在车轮附近设置轮 速检测器，所述轮速检测器被构造用于检测车轮转速；所述再生制动系统(40) 的极限由以下条件之一决定，即再生电流、检测到的流体压力或检测到的轮速。

33.根据权利要求31所述的方法，其特征是，所述再生极限包括满载工 作的储能器(38A，38B)、所述再生制动系统(40)的热极限或者车轮打滑。

说明书

技术领域

本系统和方法总体上涉及混合动力车，确切地说，涉及适于再生混合动力 车的燃料源的制动管理系统。

背景技术

汽车生产商正在不断致力于提高机动车的燃料效率。燃料效率的提高一般 着眼于减轻重量、改善空气动力学以及减少汽车动力系的动力损失。但是，提 高燃料效率的需要通常被为车辆驾驶员提供更高的舒适性和便利性的要求抵 消掉。例如，手动变速箱比自动变速箱更省油是因为具有更低的寄生损失。与 传统的自动变速箱相关的较大损失源于扭矩转换器、盘式离合器和用于控制液 压换挡系统工作的液压泵。但是，绝大多数国产机动车例如装备了自动变速箱 是因为，自动变速箱提供了更高的驾驶员便利性。在助力操作换挡系统方面的 最新进展已经允许研制出手自动一体化变速箱，在不需要驾驶员输入的情况 下，手自动一体化变速箱在连续的齿轮比之间自动切换。于是，手自动一体化 变速箱在传统的自动变速箱的便利性基础上带来了手动变速箱的效率。
在努力降低由装备有内燃机的传统动力系统排放到大气中的污染物的水 平的尝试中，轿车与重型卡车的生产商也正在为研发出可选择的动力系统而积 极工作着。人们已经将大量的研究精力投入电动车辆和燃料电池车辆中。不幸 的是，这些可选择的动力系统遇到了一些缺点，在实际应用上仍然处于研发状 态。但是，包括内燃机和电动机或液压马达的混合电动车提供了一个由传统内 燃机提供动力的机动车与传统的全电动车辆之间的折中方案。这些混合动力车 装备有内燃机和电动机或液压马达，它们可以独立操作或联合操作，用于给车 辆提供动力。
目前存在两种混合动力车，即串联混合动力车和并联混合动力车。在串联 混合动力车中，电动机将动力供给车轮，而电动机由发电机或电池中汲取电能。 发动机在串联混合动力车中用于驱动发电机，该发电机直接给电动机供电，或 者当电量降低到小于预定值时，该发电机给电池充电。在并联混合动力车中， 电动机和发动机可以依据机动车驾驶情况来独立操作或联合操作。
混合动力车的效率提高包括重获电动机所耗能量。通常，重获电动机所耗 能量的控制策略牵涉到以逆运转方式运行电动机，使电动机在制动操作中像发 电机一样运转。但是，通过再生制动重获消耗能量的尝试存在许多问题。第一， 在大重量、高速或者大减速率的情况下重获所有制动能量是不可能的或不切实 际的，这是因为部分制动能量必须在某些情况下被传递给制动器。不过，尽可 能多地回收制动能量会是合乎需要的。第二，在再生制动中被收回和转移的能 量随许多变量而变，某些变量将在车辆运行中改变，例如作用于车辆的风量、 吸收马达扭矩变化、温度变化、车龄、地形坡度、重量转移、滚动阻力等等。 第三，驾驶员希望的制动量(减速)将在车辆减速时改变，通常是增大。第四， 再生将使两轮驱动制动系统失衡，可能造成非同寻常的制动器磨损和轮胎磨 损。尽量多地再生获取能量的努力通常使两轮驱动车辆的制动系统失衡，这是 因为除了制动系统所施加的制动力外，再生还对驱动轮施加负扭矩。在再生制 动过程中，非驱动轮自由旋转，只受制动系统的作用。这种在驱动轮和非驱动 轮之间的负扭矩不平衡施加导致了驱动轮打滑的潜在可能性，降低了车辆稳定 性。此外，伴随着稳定性降低，一般出现了不均匀的轮胎磨损和制动器磨损。 因而，人们需要改进的用于混合动力车的再生制动控制系统，它能促进有效但 仍然安全的能量再生。

发明内容

再生和制动管理系统包括原动机、与原动机相关联的储能器以及再生制动 系统，该再生制动系统包括控制器和至少一个摩擦制动器，该再生制动系统被 构造成在再生制动中使所述至少一个摩擦制动器至少部分失效。
根据一个实施例，上述再生和制动管理系统被用于混合动力系统。如果被 用于动力系统，本系统就被构造成在可以通过再生制动获得充分减速时利用使 摩擦制动器至少部分失效来尽量多地获得通过再生制动积累的能量。此外，本 系统减少了驱动轮打滑，尽量降低了车辆不稳定性和所引起的不均匀的轮胎磨 损和制动器磨损。
另外，一个用于操作再生动力系统的示范方法包括提供原动机、与原动机 相关联的储能器、包括控制器和至少一个摩擦制动器的再生制动系统，以及在 再生制动中使所述至少一个摩擦制动器至少部分失效。

附图说明

现在，将参见附图来举例描述本系统和方法的实施例，其中：
图1是机动车混合动力系统的一个例子的示意图；
图2是再生制动系统的一个例子的示意图，它适用于图1所示的混合动力 系统；
图3是流程图，表示在根据一个实施例的制动系统中尽量增强再生的方法 例子；
图4是根据其一个实施例的混合动力系的再生运转的图表；
图5是简单的示意图，它根据一个实施例表示用于实施图3的方法的控制 系统；
图6是简单的示意图，它根据一个实施例表示用于实施图3的方法的控制 系统。
在所有的附图中，相同的附图标记表示相似的但不一定相同的零件。

具体实施方式

本系统和方法提供整体的、防滑的、液压制动压力增压器和再生控制系统。 具体地说，本系统和方法被设计成在可以通过再生制动获得充分减速时利用使 摩擦制动器至少部分失效来尽量多地获得通过再生制动积累的能量。因此，能 量再生被最大化，同时给车辆提供了所需的减速量。此外，车辆防滑功能通过 控制器得以加强，该控制器管理并分配可获得的最大允许动能给蓄电池，将多 余能量分配给适当的摩擦制动器。通过依据电流来预测和监视再生装置的扭矩 并结合驾驶员踏板输入意愿和轮速信息检测，在不引起车辆行驶问题的情况下 将再生最大化，所述行驶问题例如是车轮打滑、可能造成驱动轮打滑的失衡和 车辆不稳定性，结果导致了不均匀的轮胎磨损和制动器磨损。
现在参见图1，根据本系统和方法的一个实施例，示出了与混合动力车相 关联的混合动力系统(20)。在所示的实施例中，动力系统(20)包括第一原动机(22) 如火花点火式内燃机或压燃式内燃机和混合变速箱(24)，该混合变速箱包括呈 马达形式的第二原动机(26)，如电动机/发电机或者液压马达/泵。主同步离合器 (28)定位于第一原动机(22)和混合变速箱(24)之间，以便可选择地使第一原动机 (22)与混合变速箱(24)接合或者与之断开。主同步离合器(28)可以是任何数量的 现有技术中已知的离合器，例如液力操作的或者电力操作的摩擦离合器。
另外，如图1所示，混合动力系统(20)包括再生制动系统(40)，它具有与 混合动力车的每个车轮相关的至少一个摩擦制动器(42)。该摩擦制动器(42)可 以是任何类型的摩擦制动装置，它包括(但绝不限于)液压操控式制动器、电力 操控式制动器、机械操控式制动器、圆盘式制动器、鼓式制动器、防抱死制动 器，或者是被用于有选择地减少行驶车辆动能的任何其它装置或装置组合。以 下，将参见图2给出制动系统(40)的进一步细节。
仍然参见图1，动力系统(20)可以包括用于控制第一原动机(22)的运行的电 子控制单元(ECU)(30)、主离合器(28)、制动系统(40)以及混合变速箱(24)。按 照一种特殊的配置，ECU(30)包括可编程的数字计算机，它被构造成接收各种 不同的输入信号，包括(但不限于)第一原动机(22)的和第二原动机(26)的运转速 度、变速箱输入速度、选定的变速比、变速箱输出速度、车速和摩擦制动器动 作指令。一旦收到信号，ECU(30)根据逻辑准则处理这些信号以便控制动力系 统(20)的运转。例如，如果第一原动机(22)像内燃机一样运行，则ECU(30)可编 程来给第一原动机(22)供油。为了支持此控制，第一原动机(22)、主离合器(28)、 制动系统(40)以及混合变速箱(24)都可以分别包括自身的控制器(32，34，35， 36)。根据一个实施例，制动系统控制器35是制动管理再生防滑控制器，它被 构造成用于实施以下将参见图3和图4具体描述的本系统和方法。但人们将意 识到，本系统和方法不局限于任何特定类型或者配置的ECU(30)、控制器(32， 34，35，36)，或者不局限于用于管理混合动力系统(20)运转的任何特定的控制 逻辑。
在图1所示的实施例中，动力系统(20)还包括至少一个储能器(38A；38B)， 用于供能以运转第一原动机和第二原动机(22，26)。例如，如果第一原动机(22) 像内燃机一样运转，与第一原动机(22)流体连通的储能器(38A)就可以装有碳氢 化合物燃料。在另一个例子中，如果第二原动机(26)像电动机/发电机一样运转， 则储能器(38B)可以包括电池、电池组或者电容。在这样构造的情况下，电动 机/发电机可以按照通过驱动转换器(39)与蓄电储能器(38B)导电连通的方式来 设置，像在现有技术中知道的那样。或者，当第二原动机(26)像液压马达/泵一 样运转时，储能器(38B)可以起到液压蓄压器的作用。在图1所示的混合变速 箱(24)中，负扭矩可以被用来驱动第二原动机或者马达(26)的转动，以便产生 能量并在储能器(38B)中储存能量，所述第二原动机或者马达像发电机或泵一 样运转。另外，可以仿效发动机制动，这可能是合乎需要的，即便储能器(38B) 是满载的。只是为了便于解释，以下将在可像发电机一样运转的第二原动机或 马达(26)的范围内介绍本系统和方法。但人们会意识到，本系统和方法也可以 被用于要像泵一样运转的液压驱动马达。
参见附图中的图2，现在将具体描述示范的制动系统(40)的组成部件和方 法。根据图2所示的一个实施例，示范的制动系统(40)包括刹车踏板(100)，它 以机械方式连接至刹车总泵(105)，该刹车总泵具有流体储槽。当驾驶员操纵车 辆时，他通过踩下刹车踏板(100)将所需的减速输入示范的制动系统(40)中。踩 下刹车踏板(100)所产生的力被传给刹车总泵(105)，在该刹车总泵中，该力由 机械运动被转化为液压。该液压被进一步送到增压器(110)，该增压器在由刹车 总泵(105)产生的液压被施加到刹车管路(135)时增强由该刹车总泵产生的液 压。借助增压器(110)的可靠液压增压是在借助充填泵(120)和流体储蓄器(115) 的情况下进行的，就像目前在现有技术中知道的那样。
如图2的实施例所示，刹车管路(135)离开增压器(110)，分别通向前比例 阀和后比例阀(130，131)。比例阀(130，131)调整最终被传递给摩擦制动器 (152-158)的液压。不管混合动力车具有哪一类型的摩擦制动器，后制动器(156， 158)通常都需要比前制动器(152，154)小的力。换句话说，在不克服滚动摩擦 的情况下可施加于车轮的制动力的大小至少部分取决于车轮上的重量。较大的 重量意味着更大的制动力可以被用于减小动能，但又不抱死车轮。前制动器 (152，154)通常支撑至少第一原动机(22)和混合变速箱(24)的大部分重量，因而 要求较高的制动力或制动压力。结果，与后驱车辆相比，前驱车辆将有可能再 生更多的能量。因而，将在具有混合动力系统(20)的前驱车辆的范围内描述本 实施例。但是，本系统和方法可以被用于任何装有混合动力系统(20)的车辆。
继续参照图2所示的制动系统(40)，前比例阀和后比例阀(130，131)分别 输送压力流体至摩擦制动器(152-158)的输入阀(145)，缓冲器(140)介于两者之 间。当压力流体有选择地流过制动器输入阀(145)时，压力流体作用于摩擦制动 器(152-158)的摩擦元件(未示出)，由此起动制动器并减小车辆动能。车辆动能 按照与作用于摩擦制动器(152-158)的摩擦元件上的压力流体的压力成比例的 速度减小。输入阀(145)保持作用于制动器(152-158)上的压力流体压力，直到刹 车管路(135)中的压力被降低。一旦刹车管路(135)中的压力降低，使制动器输 出阀(150)动作，允许压力流体被排出，流经刹车管路(135)的回行路段而回到 充填泵(120)，在充填泵中，流体可以被回收用在制动系统(40)中。当压力流体 从制动器(152-158)中被排出时，制动器(152-158)上的制动压力被减小或取消。
图2也表示设置在制动系统(40)中的许多单向阀(160)和一个储蓄器(165)。 如图所示，单向阀(160)的定位允许当在刹车管路(135)中存在压差时使高压流 体在第一方向上流向低压流体。但在第二方向上，这些单向阀(160)被构造成阻 止这样的流动。因此，这些单向阀(160)在一个方向上保证了压力流体的稳定， 但在另一个方向上保持了高压蓄积。相似地，安置在制动系统(40)中的储蓄器 (165)通过许多单向阀(160)被连接到增压器(110)的输出端以及制动器输入阀 (145)的输入端。如图所示，储蓄器(165)和单向阀(160)在制动器输入阀(145)处 调整出最低压力，其做法是，当由比例阀(130，131)提供的压力流体降低到小 于储蓄器输出的压力时，允许压力流体流向制动器输入阀。
此外，如图2所示，示范的制动系统(40)包括轮速检测器(151)和许多压力 传感器(125)，其有选择地布置成与刹车管路流体连通。压力传感器(125)被设 计用于监视在各段刹车管路(135)中的液压并将压力测量结果传递给制动系统 控制器(35)。相似地，轮速检测器(151)被设计用来监视车轮速度并将测量速度 转换为相应的电信号，该电信号可以随后被传输给制动系统控制器(35；图1) 或者ECU(30；图1)。制动系统控制器(35；图1)或者ECU(30；图1)于是可以 利用由压力传感器(125)和轮速检测器(151)采集到的测量结果，以进一步控制 制动系统(40)的流压调整部件。以下，将参见图3和图4来描述由制动系统控 制器(35；图1)或者ECU(30；图1)执行的控制的进一步细节。
如图3和图4所示，本方法例子开始首先确定是否已要求减速(步骤300)。 根据一个实施例，油门踏板(100；图2)的位置可以被用作可能要减速和进而再 生机会的预初指标。另外，可以用制动系统(40)的流体压力增大来表示减速和 再生要求，这种流体压力增大通过任何一个压力传感器(125)来检测，或者根据 刹车灯系统的动作来检测。
一旦要求了减速(是，步骤300)并且制动系统控制器(35；图1)检测到减速， 则ECU(30；图1)或者制动系统控制器确定驾驶员要求的减速扭矩(步骤305)。 根据本实施例，压力传感器(125；图2)可被用来确定驾驶员要求的减速扭矩， 其做法是使在制动系统(40；图2)中产生的压力与所希望的减速扭矩关联起来。 此外，根据另一个实施例，所要求的减速扭矩是由对车辆驾驶员施加于刹车踏 板(100；图2)上的力量的分析确定的。
如图4所示，线F表示一个由驾驶员产生的液压例子。驾驶员踩下刹车踏 板(100；图2)所产生的压力可以在任何地方从0变到超过2000psi。如上所述， 所要求的制动力矩或减速力矩于是由制动系统控制器(35；图2)或者ECU(30； 图2)根据所产生的液压来决定，如在图4中用线G表示的那样。根据图4所 示的实施例，所要求的减速力矩G在被施加于车轮上时将产生所需的减速度 D。用于产生所需的减速度D的减速力矩可以源于再生制动、滚动阻力、风阻、 前摩擦制动器动作和/或后摩擦制动器动作的任何组合。如以下所述，图3所 示的方法例子管理所需减速度在不同制动源之间的分配，以使通过再生制动产 生的能量最大化。
又返回图3，制动系统(40；图2)按初始预定压力水平施加摩擦制动器(步 骤310)，然后该系统确定附加的所需减速扭矩(步骤315)。根据所示的实施例， 图4的线A表示由初始预定压力水平提供的减速扭矩，该初始预定压力水平在 使制动器动作时作用于车轮一部分上。制动器(152-158；图2)以初始预定压力 水平工作，以保证摩擦产生机构如刹车片和车轮部分如圆盘或鼓之间的所有间 隙被消除，以做好进一步使用的准备。制动器(152-158；图2)的预定压力水平 可能基于许多因素而变，这些因素包括(但绝不限于)车辆重量、车辆运行速度 等等。
在进行了摩擦制动器的初次制动(步骤310)后，ECU(30)或制动系统控制器 (35)确定是否超过由摩擦制动器的初次制动提供的减速地还要求进一步减速以 获得所需的减速度(步骤315)。如果摩擦制动器的初次制动足以获得所需的减 速度并且不需要进一步制动(否，步骤315)，则制动系统(40)继续监视是否有进 一步减速要求(步骤300)。
但是，如果要求超过预定压力值的减速(是，步骤315)，ECU(30；图1)和 /或制动系统控制器(35；图1)就阻止进一步摩擦制动(步骤320)，并且使再生装 置动作(步骤325)。如图4所示，在制动器(152-158；图2)最初以预定压力水平 作用时所产生的初始减速扭矩(A)不足以到达所需的减速度(D)。因此，通过如 图4的区域E所示的再生提供一定的减速。根据本实施例，超过由线A表示 的初始预定压力水平的、借助制动器(152-158；图2)的进一步摩擦制动被阻止， 以使通过再生制动获得的能量最大化。
如上所述，再生装置的使用包括，参见图1，断开主同步离合器(28)以使 第一原动机(22)与混合变速箱(24)脱开。一旦第一原动机(22)与混合变速箱(24) 脱离开，第二原动机(26)像发电机一样运转。在这样设计时，该发电机通过驱 动转换器(39)与蓄电储能器(38B)导电连接。当起动再生操作时，以负扭矩形式 给机动车提供进一步减速，该负扭矩于是被用于驱动像发电机或泵一样运转的 第二原动机(26)转动，用以产生能量并将能量储存在储能器(38B)中。以混合变 速箱的负扭矩驱动第二原动机(26)转动有效降低了车速，而没有在制动器中浪 费动能，就像用发动机制动那样(152-158)。
又返回图3和图4，ECU(30；图1)或者制动系统控制器(35；图1)在再生 过程中确定是否达到系统再生极限(步骤330)。根据一个实施例，是否达到系 统再生极限的确定依据压力传感器(125；图2)、轮速检测器(151；图2)和/或储 能器所接收的输入(38B；图1)。在本说明书的使用范围内，术语“系统再生极 限”应被理解为包括需要减少或消除再生制动的任何条件，它包括(但绝不限 于)储能器(38B；图1)充填至满载、接近驱动轮的牵引极限等等。
根据一个实施例，ECU(30；图1)和/或制动系统控制器(35；图1)确定是否 达到再生极限(步骤330)，同时考虑了可能在运行中变化的并因而无论是否满 足条件如驱动轮的牵引极限都可能改变的系统输入。ECU(30；图1)和/或制动 系统控制器(35；图1)可能考虑的系统输入包括(但绝不限于)坡度、滚动阻力、 路面状况变化、重量分配和改变、吸收发电机扭矩变化和所要求的减速率。根 据本系统和方法，系统输入被自动探测和传送给ECU(30；图1)和/或制动系统 控制器(35；图1)。ECU(30；图1)和/或制动系统控制器(35；图1)于是用再生 制动补偿系统输入变化，以保持车轮之间的制动平衡并防止打滑条件，因而驾 驶员不会感受到这种补偿。
如图4所示，由再生制动提供的减速扭矩量用区域E代表。此外，根据本 实施例，点I是最大减速扭矩，它是由再生制动能在不超过系统再生极限的情 况下结合由线A表示的初始预定压力水平获得的。如果再生制动已经参与其 中，就在由再生制动产生的能量最大化和车辆减速之间保持了平衡。
如果所需的减速度(D)尚未达到并且该系统再生极限还未达到(否，步骤 330)，则ECU(30；图1)和/或制动系统控制器(35；图1)返回先前状态，等待进 一步减速要求(步骤315)，从而可进一步实施再生(步骤325)。根据本实施例， 摩擦制动器继续被保持在用区域A代表的初始预定压力水平，以防止利用摩擦 制动器的进一步减速。此控制方法优先考虑再生制动，以避免浪费动能。确切 地说，使摩擦制动器(152-158；图1)失效而不继续使用，直到已达到该系统的 再生极限。
但是，如果ECU(30；图1)或者制动系统控制器(35；图1)确定已经达到混 合动力系统(20；图1)的再生极限(是，步骤330)，ECU(30；图1)或制动系统控 制器(35；图1)就起动进一步摩擦制动，首先从驱动轮制动或前轮制动开始(步 骤335)，随后是后轮或非驱动轮的制动器(步骤340)的投入使用。
再参见图4，点B表示压力开始被施加于驱动轮制动器或前轮制动器(152， 154；图2)时的时刻，除了由再生制动(E)提供的减速外，还给车辆提供了减速。 如图所示，线J表示在给驱动轮制动器或前轮制动器(152，154；图2)施加压 力时所产生的减速扭矩。相似地，点C表示压力也被施加于后轮制动器或非驱 动轮制动器(156，158；图2)时的时刻。线K表示在给后轮制动器或非驱动轮 制动器(156，158；图2)施加压力时产生的制动扭矩。如上所述，达到再生极 限时的工作点可以随许多系统输入而变。就是说，图4的点B和点C可能出 现在摩擦制动器已被设定至如线A表示的初始预定压力水平之后的任何时刻， 或者它们可能根本不发生，这取决于制动需求、车辆重量、路面状况和许多其 它可变的系统输入。一旦已达到再生极限(I)，则无论这是不是因为储能器(38B； 图1)被填充至满载或者再生扭矩超过一个或多个车轮的可获得的牵引力，摩擦 制动器(152-158；图2)于是都将吸收进一步的能量。如图4所示，通过将前轮 制动器(152，154；图2)投入工作，提供了一定量的减速(H)以便获得所需的减 速度(D)。
根据本实施例，点C表示当非驱动后轮制动器(156，158；图2)开始接入 并通过提供由线K表示的减速扭矩来帮助车辆减速时的时刻。后轮制动器 (156，158；图2)的接入将发生在ECU(30；图1)或制动系统控制器(35；图1) 检测出达到最大再生电流(I)时或是没有出现后轮打滑或是正在超过再生制动 系统(40；图1)的热极限，储能器(38B；图1)无法接纳更多能量，可前制动器 正在使用中，而驾驶员仍在要求更大的制动量。如图4所示，前制动器(152， 154；图2)和后制动器(156，158；图2)可以被选择地投入使用，以便在保持车 轮平衡的情况下提供额外的减速。
图5和图6示出许多示范的控制系统，它们被设计用于根据各种不同的复 杂程度来实施上述方法。图5是简单的示意图，其表示用于实施图3所示方法 的控制系统(500)的一个实施例。如图5所示，ECU(30)包括许多控制模块和信 号修正单元，它们执行图3的方法例子。如图所示，系统监视信号可以由压力 传感器(125)产生并且被信号处理单元(510)接收，该信号处理单元将压力传感 器信号转换为控制信号。相似地，轮速检测单元(151)产生轮速监视信号，轮速 监视信号由轮速处理模块(540)接收并被用于产生控制信号。如图所示，压力信 号处理单元(510)和轮速处理模块(540)的输出被组合并被用于产生再生指令， 该再生指令被传递给马达控制器(36)，如上所述。
继续参见图5，马达控制器(36)给变速比修正模块(550)提供再生装置电流 信号与变速比信号，以便能基于所进行的再生制动量和可变的系统输入情况来 确定适当的摩擦制动，如上所述。一旦基于系统状况确定了摩擦制动，制动控 制信号就与处理后的压力传感器信号和处理后的轮速信号组合，并且被提供给 分别用于前后比例阀(130，131)的比例阀控制模块(520，530)，以便能平衡驱 动车轮和非驱动车轮。因而如上所述，ECU(30)基于压力传感器信号和轮速信 号，在摩擦制动器(152-158；图2)投入工作之前保证了再生制动的最大化。此 外，根据一个实施例，前比例阀(130)和后比例阀(131)被构造成在或许300PSI 的常压下打开，以保证即便在断电时也可以制动。
另外，如图5所示，马达控制器(36)被连接到防抱死制动系统(ABS)(560) 上。根据本实施例，马达控制器(36)被构造成能识别所要求的会引起牵引力损 失的减速率。因此，如果混合动力车的后轮失去牵引力，ABS(560)将减少再生 扭矩，而如果需要额外的制动，摩擦制动器(152-158；图2)将被投入工作并与 踏板踩踏力结合，这种踏板踩踏力由驾驶员决定和掌握。如果仍然失去车轮牵 引力，ABS(560)就将正常运转，就像在现有技术中知道的那样。通过维持标准 ABS(560)的功能性，再生制动可以被最大化，直到ABS确定车轮可能会失去 牵引力。
相似地，图6表示一个可选择的控制系统(600)，它被构造成响应于再生制 动电流来调整摩擦制动器的制动压力。与图5所示的控制系统不同，图6所示 的控制系统配置(600)没有为了平衡摩擦制动器(152-158；图2)的作用提供压力 信号和/或轮速信号给比例阀(520，530)。相反，根据制动压力传感器(125；图 2)所检测的制动压力来使用和控制再生系统。根据示范的控制系统(600)配置， 只要再生制动系统能提供驾驶员需要的减速(制动)程度并且假定车轮没有失去 由ABS系统检测的牵引力的情况下，就如上所述地使摩擦制动器(152-158；图 2)失效。根据如图6所示的示范的控制系统(600)配置，刹车灯信号(610)与制动 压力传感器(125)信号一起被用于引发减速要求。一旦要求减速，马达控制器(36) 就根据上述方法在使摩擦制动器(152-158；图2)失效的同时执行再生制动，直 到已达到再生极限并且需要额外的摩擦制动。一旦达到了再生极限，就对比例 阀控制单元(520，530)发出信号，以控制摩擦制动器(152-158；图2)的进一步 动作。
尽管本系统和方法的特征特别适用于电动马达，但可以将本系统和方法用 于空气系统，液压系统或者机械系统的再生。此外，虽然结合前驱车辆描述了 本系统和方法，但本系统和方法可以被用于具有任何数量的驱动配置的车辆， 包括(但绝不限于)后驱车辆或四轮全驱车辆，其中所述驱动配置可以使摩擦制 动完全或部分失效，以尽量增强再生制动。
总之，本系统和方法将通过再生制动积蓄的能量最大化，其做法是，在超 过初始预定作用水平但可以通过再生制动获得充分的减速时，阻止摩擦制动器 作用。在给车辆提供所要求的减速度的同时，再生制动能量被最大化，而又没 有车辆行驶问题如车轮打滑、可能造成驱动轮打滑和车辆不稳定性的失衡，结 果是不均匀的轮胎磨损和制动器磨损。
尤其是参照上述的实施例示出和描述了此示范的系统和方法，这些实施例 只是用以说明目前为实施该系统和方法而制定的最佳方式。本领域的技术人员 应该理解，在没有脱离如后续权利要求书所限定的发明精神和范围的情况下， 在此所述的系统和方法的各种不同的替换实施方案可以被用于实施该系统和/ 或方法。发明人是要用后续的权利要求书限定该系统和方法的范围，而且发明 人想要由此覆盖在这些权利要求及其等同范围内的系统和方法。该系统和方法 的说明应被理解为包括所述要素的所有新颖且非显而易见的组合，可以在这份 申请或后续申请中要求对这些要素的任何新颖且非显而易见的组合进行保护。 而且，上述实施例只是用于说明目的，没有一个单独的特征或者要素对可能在 这份申请或后续申请中寻求保护的所有可能组合方式来说是必需的。