电动车辆中加速器升降踏板减速的控制的制作方法

1.本公开涉及一种车辆、方法和控制系统，用于限制具有用于推进车辆的电机的电动车辆的减速率。


背景技术：

2.包括用于推进车辆的电机的车辆包括混合动力电动车辆、部分混合动力电动车辆(包括动力分流和插电式混合动力类型)和电池电动车辆，它们在本文中都被称为电动车辆或ev。电动车辆可以包括电机，所述电机被配置为提供牵引力以推进车辆，并且还被配置为转换移动车辆的动能以给车辆的电池再充电。
[0003]“发动机制动”是指当驾驶员从加速踏板松开时，由内燃发动机通过变速器施加的使车辆减速的制动力。当驾驶员升起加速踏板时，电动车辆中使用的电机可以提供快速减速。如果车辆的减速率过大，可能导致车辆颠簸(车辆减速率的快速改变)。
[0004]
本公开意图解决上述问题和下文概述的其他问题。


技术实现要素：

[0005]
当驾驶员部分或完全后退加速踏板并且不施加制动时，动力传动系统扭矩的速率减小并且是当前动力传动系统扭矩输出和车辆速度的函数。当驾驶员松开或后退加速踏板时，动力传动系统扭矩相对较大时，减速率可能是快速的。当动力传动系统扭矩为正且扭矩减小时，减速可能会适度地快。当动力传动系统扭矩低于零时(例如，在给电池充电时)，减速缓慢。通常，在较低车辆速度时减速稍慢，而在较高车辆速度时则稍快。
[0006]
以下是可接受的随时间减速的示例：
[0007]-从高正加速到低正加速的松开需要快速响应的减速率。
[0008]-从高正加速到升起踏板的松开需要快速消除加速并且舒适地引入减速。
[0009]-从接近零加速到升起踏板的松开需要逐渐引入减速。
[0010]
根据本公开的一个特征，用数据集编程的三维校准表用于快速消除正加速并且舒适地引入减速。可以为正常驾驶提供基础表。可以使用不同的表来在运动驾驶模式下提供较为激进的减速或在舒适模式下提供不太激进的减速。车辆可以设置有在模式之间选择性切换的选项。
[0011]
如果驾驶员踩下制动踏板，并且请求的制动踏板扭矩高于可校准量，则系统控制器将不会限制负扭矩输出速率。相反，所述速率将由制动踏板扭矩限制器控制，以允许更快的制动响应。
[0012]
根据本公开的一个方面，公开了一种车辆，所述车辆包括控制器，所述控制器被编程为基于车辆速度值和车轮加速扭矩值向电机生成命令，以在加速踏板被松开后降低扭矩输出速率。扭矩输出速率最初以第一速率降低，并且当车轮加速扭矩值大于0nm时，以小于第一速率的第二速率显著降低。控制器能够重复降低扭矩输出速率，第二扭矩输出速率在随后的降低中改变为第一输出速率。必要时，在整个减速阶段，当扭矩值为正和负时，可以
重复减少扭矩输出的命令。
[0013]
当车轮扭矩从高正值改变为较低速率时，减速率可以连续或重复地从高速率改变。当速率接近零时并且跨入负值时，车轮扭矩输出速率从高输出速率减小到低输出速率。
[0014]
在一个示例中，当车轮加速扭矩值在1,000nm和0nm之间时，车辆可以以第二速率降低扭矩输出速率。可在其他车轮加速扭矩值下调整扭矩输出速率。可以由控制器将车辆速度值与车轮加速扭矩值相关联以调节扭矩输出速率。控制器可以参考查找表或存储的三维校准表来将车辆速度值与车轮加速扭矩值相关联以设置减速率。当加速踏板被松开后制动踏板被接合时，所述制动踏板接合开关可以向所述控制器提供信号以超驰对所述电机的命令。
[0015]
根据本公开的另一个方面，公开了一种用于控制电动车辆的减速的方法。所述方法包括使用用数据表编程的控制器来命令电机。控制器被设置有指示加速踏板处于松加速器踏板位置的位置数据、加速踏板处于松加速器踏板位置时的车辆速度值以及在加速踏板处于松加速器踏板位置时的车轮加速扭矩值。电机被命令基于数据表以第一速率初始降低扭矩输出速率，并且其中扭矩输出速率基于数据表以小于第一速率的第二速率降低。通过重复所述过程可以实现扭矩输出速率的另外降低。
[0016]
本公开的另一个方面涉及一种用于控制车辆减速率的系统。所述系统包括用数据表编程的控制器，所述数据表包括多个车辆速度数据和多个车轮加速扭矩数据。电机的扭矩输出速率作为车辆速度数据和车轮加速扭矩数据的函数来控制。系统的输入包括向控制器提供速度值的车辆速度指示器、向控制器提供车轮加速扭矩值的车轮加速扭矩指示器、以及当加速踏板处于松加速器踏板位置时向控制器提供信号的加速踏板位置指示器。当加速踏板处于松加速器踏板位置时，控制器向推进车辆的电机提供命令，以设置电机的扭矩输出速率。
[0017]
下面将参考附图描述本公开的以上方面和其他方面。
附图说明
[0018]
图1是电动车辆的示意图，示出了典型的传动系统和能量存储部件。
[0019]
图2是根据本公开的一个示例的当松加速器踏板事件发生时，将快速扭矩输出速率降低、慢速扭矩输出速率降低与两级扭矩输出速率降低进行比较的车轮扭矩随时间变化的示意性曲线图。还提供了对两级扭矩输出速率降低的实际扭矩响应的估计轨迹。
[0020]
图3和图4是从道路负载松加速器踏板时施加的慢速速率限制的两个曲线图，其中图3示出了在加速踏板松开时的情况。图4示出了响应图3中的松加速器踏板的未过滤驾驶员需求请求，以及达到驾驶员需求的逐渐扭矩输出速率限制。
[0021]
图5和图6是从全开加速松加速器踏板时施加的快速速率限制的两个曲线图，其中图5示出了在加速踏板松开时的情况。图6示出了响应图3中的松加速器踏板的未过滤驾驶员需求请求，以及达到驾驶员需求的快速扭矩输出速率限制。
[0022]
图7和图8是当制动踏板接触时在松加速器踏板时施加的快速速率限制的两个曲线图，其中图7示出了当加速踏板松开并且施加制动时的情况。图8示出了响应图7中的松加速器踏板的未过滤驾驶员需求请求，以及当施加制动时达到驾驶员需求的快速扭矩输出速率限制。
[0023]
图9是作为车辆速度和车辆车轮处加速扭矩的函数的车轮扭矩命令的三维曲线图。
[0024]
图10是示出了将车辆速度、加速踏板扭矩和制动扭矩请求输入用于两级速率限制和过滤处理步骤的流程图。
具体实施方式
[0025]
所示实施例参考附图进行公开。然而，应理解，所公开的实施例意图仅为可以不同和替代形式来体现的示例。附图不一定按比例绘制，一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是作为教导本领域技术人员如何实践所公开的概念的代表性基础。
[0026]
本公开的实施例仅是示例，其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而仅是作为教导本领域技术人员使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出和描述的各个特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可以结合在特定的应用或实现方式中。
[0027]
图1描绘了电动车辆(ev)112的一个示例，其是插电式混合动力电动车辆(phev)。替代地，ev可以是部分混合动力车辆或插电式电动车辆、电池电动车辆或使用电机114进行推进的其他车辆。插电式混合动力电动车辆112可以包括一个或多个电机114，所述一个或多个电机114机械地联接到齿轮箱或混合动力变速器116。电机114可以能够作为马达和发电机来操作。此外，混合动力变速器116机械地联接到发动机118。混合动力变速器116还机械地联接到驱动轴120，所述驱动轴120机械地联接到车轮122。电机114可以在发动机118开启或关断时提供推进和再生制动能力。电机114还可以充当发电机，并且可以通过回收原本通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可通过允许发动机118以更有效的转速操作以及允许在某些状况下在发动机118关闭的情况下以电动模式操作混合动力电动车辆112来减少车辆排放。电动车辆112也可以是电池电动车辆(bev)。在bev配置中，可能不存在发动机118。在其他配置中，电动车辆112可以是没有插电能力的强混合动力电动车辆(fhev)。
[0028]
电池组或牵引电池124存储可以由电机114使用的能量。牵引电池124可以提供高压直流(dc)输出。接触器模块142可以包括一个或多个接触器，所述一个或多个接触器被配置为在断开时将牵引电池124与高压总线152隔离并且在闭合时将牵引电池124连接到高压总线152。高压总线152可以包括用于在高压总线152上运载电流的电力导体和回路导体。接触器模块142可以位于牵引电池124中。一个或多个电力电子模块126(也称为逆变器)可以电耦合到高压总线152。电力电子模块126还电耦合到电机114，并且提供在牵引电池124与电机114之间双向传递能量的能力。例如，牵引电池124可以提供dc电压，而电机114可以利用三相交流电(ac)操作以起作用。电力电子模块126可以将dc电压转换为三相ac电流来操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可以将来自充当发电机的电机114的三相ac电流转换为与牵引电池124兼容的dc电压。
[0029]
除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可以为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可以包括dc/dc转换器模块128，所述dc/dc转换器模块128将来自高压总线152的高压dc输出转换为与低压负载156兼容的低压总线154的低压dc水平。dc/dc转换器模块128的输出端可电耦合到辅助电池130(例如，12v电池)以用于对辅助电池130充电。低压负载156可以经由低压总线154电耦合到辅助电池130。一个或多个高压电气负载146可以耦合到高压总线152。高压电气负载146可以具有在适当时操作和控制高压电气负载146的相关联的控制器。高压电气负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。
[0030]
电动车辆112可以被配置为从外部电源136对牵引电池124再充电。外部电源136可为与电气插座的连接。外部电源136可以电耦合到充电站或电动车辆供电装备(evse)138。外部电源136可以是由电力公共事业公司提供的配电网络或电网。evse 138可以提供电路和控件以调节和管理在电源136与车辆112之间的能量传递。外部电源136可以向evse 138提供dc或ac电力。evse 138可以具有用于耦合到车辆112的充电端口134的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从evse 138传送到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可以电耦合到车载电力转换模块或充电器。充电器132可以调节从evse 138供应的电力，以向牵引电池124和高压总线152提供适当的电压水平和电流水平。充电器132可以电耦合到接触器模块142。充电器132可以与evse 138介接，以协调向车辆112的电力输送。evse连接器140可以具有与充电端口134的对应凹槽配合的引脚。替代地，被描述为电耦合或连接的各种部件可以使用无线感应耦合来传递电力。
[0031]
可以提供车轮制动器144以用于制动车辆112并阻止车辆112的运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的某种组合。车轮制动器144可为制动系统150的一部分。制动系统150可以包括用于操作车轮制动器144的其他部件。出于简单起见，附图描绘了制动系统150与车轮制动器144中的一者之间的单个连接。蕴含制动系统150与其他车轮制动器144之间的连接。制动系统150可以包括用于监测并且协调制动系统150的控制器。制动系统150可以监测制动部件并且控制车轮制动器144。制动系统150可以响应来自制动踏板151的驾驶员命令或者也可以自主操作以实现诸如稳定性控制的特征。制动系统150的控制器可以实现当由另一个控制器或子功能请求时施加所请求的制动力的方法。
[0032]
电动车辆112还可以包括用户接口160。用户接口160可以提供用于向操作员传达信息的多种显示元件。用户接口160可以提供用于从操作员接收信息的多种输入元件。用户接口160包括一个或多个显示器。所述显示器可以是触摸屏显示器。用户接口160可以包括离散的灯/光源。例如，灯可以包括发光二极管(led)。用户接口160可以包括用于允许操作员改变各种设置的开关、旋钮和按钮。用户接口160可以包括经由车辆网络通信的控制模块。用户接口160可以提供被配置为识别诊断状况的一个或多个显示元件。显示元件可以包括离散的灯和/或在消息显示区域中的消息。
[0033]
车辆112内的电子模块可以经由一个或多个车辆网络进行通信。车辆网络可以包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是串行总线，诸如控制器局域网(can)。车辆网络的信道中的一个可以包括由电气和电子工程师协会(ieee)802系列标准限定的以太网。车辆网络的附加的信道可包括模块之间的离散连接并且可包括来自辅助电池130的电力信号。可以通过车辆网络的不同信道传递不同的信号。例如，视频信号可以通过高速信道(例如，以太网)传递，而控制信号可以通过can或离散信号传递。车辆网络可以包括有助
于在模块之间传递信号和数据的任何硬件部件和软件部件。车辆网络未在图1中示出，但是可以蕴含车辆网络可以连接到车辆112中存在的任何电子模块。可存在车辆系统控制器(vsc)148来协调各种部件的操作。vsc 148通过加速踏板149接收来自驾驶员的扭矩水平请求。
[0034]
电动车辆可以包括经由通信总线进行通信的多个控制器。通信可以通过通信协议来定义。通信协议可以定义消息内容和定时。此外，通信协议可以定义对各种消息或消息内容的可能响应。通信协议可以定义发送器与接收器之间的消息寻址。例如，可以向经由总线通信的每个控制器分配唯一识别符，使得可以将消息单独发送到每个控制器。在其他示例中，可以向消息分配识别符并且在通信总线上广播所述消息以供所有控制器接收。
[0035]
参考图2，提供将随时间变化的车轮扭矩命令与线200所示的快速减速率、线202所示的慢速减速率以及线204所示的根据本公开的两级减速率的一个示例进行比较的曲线图。在快速减速率(《-4m/s/s)的情况下，当车辆接近命令的负车轮扭矩水平时，车辆会受到颠簸。从5,000nm的正车轮扭矩开始的松加速器踏板迅速降低，直到获得-1,800nm的车轮扭矩。通过慢的减速率(0到-2m/s/s)，车辆更平稳地过渡到命令的负车轮扭矩。与快速减速率相比，正车轮扭矩为5,000nm时的松加速器踏板下降更慢，直到获得-1,800nm的车轮扭矩。减速较慢可能导致由制动再生减少导致的能效降低。
[0036]
例如，在所示示例中示出的两级减速率最初命令以《-4nm/s/s的速率快速减速。当车轮扭矩大于0nm时，减速率被命令改变为0到-2nm/s/s的较慢减速率。从5,000nm的正车轮扭矩开始的松加速器踏板迅速降低，直到获得400nm的车轮扭矩，然后命令较慢的减速率，直到获得-1,800nm的车轮扭矩。尽管示出了具有两级减速率的情况，但是本发明的另外的实施例可以包括三级或更多级系统，或者其中减速率被连续调整到逐渐较慢的速率的系统。在所示示例中，第一速率可以被初始设置，然后改变为更低的第二减速率。
[0037]
递送给定减速率所需的扭矩输出速率取决于车辆重量和道路载荷(牵引载荷、道路倾斜度等)。
[0038]
图2还通过线206示出了当车辆使用所示的两级减速率示例时估计的实际车轮扭矩。系统可以进行多次减速率改变，以进一步平滑减速过程。实际车轮扭矩滞后于命令的两级减速线204。通过这种方法，可以实现快速减速，从而提高能量效率，并且同时通过降低减速率来最小化颠簸。
[0039]
参考图3和图4，示出了从道路负载松加速器踏板时施加的慢速速率限制的示例，其中图3由线208示出了加速踏板位置的百分比。图4通过线210示出了未过滤的驾驶员需求请求，并且通过线212示出了满足驾驶员扭矩需求所需的所得逐渐扭矩输出速率极限。在点214(松加速器踏板)处，实际扭矩输出速率被示出为滞后于未过滤的驾驶员需求请求。当驾驶员松加速踏板时，加速扭矩请求立即下降，但速率被限制为缓慢速率。
[0040]
参考图5和图6，示出了从全开加速踏板位置松加速器踏板时施加的快速速率限制的示例，其中图5由线216示出了踏板位置的百分比，并且图6由线218示出了未过滤的驾驶员需求请求，由线220示出了满足驾驶员扭矩需求所需的所得逐渐扭矩输出速率限制。在点222处，实际扭矩输出速率被示出为滞后于未过滤的驾驶员需求请求。当驾驶员从加速踏板松开时，加速扭矩请求立即下降，但速率被限制为快速速率。
[0041]
参考图7和图8，示出了当加速踏板被松开并且制动踏板被接触时的两级减速率系
统的示例。在图7中，加速踏板位置由线224示出，并且制动踏板施加线标记为226。当制动踏板被接触时，两级减速系统被超驰，并且施加图8中由线228示出的更快的扭矩输出速率限制。图8中也由线230示出了未过滤的驾驶员需求请求。两级系统最大限度地提高了能效，并且最大化摩擦制动器的制动力和再生系统的制动效果。
[0042]
参考图9，提供用数据集编程的三维校准表，以示出用于设置减速率命令的车辆速度与车轮加速扭矩的关系。线232示出了车轮处的加速扭矩值和选定车辆速度下的减速率的一个示例。例如，在点234处，车辆的速度约为21kph，车轮处的加速扭矩为3,000nm，其中车轮扭矩命令为-25,000nm/s/s。由于车轮处的扭矩约为2,000nm，因此进一步通过扭矩命令降低到235处的点至-7,000nm/s/s。可以重复所述过程以沿着线236增加多级减速率。用图9的数据集编程的三维校准表是校准的一个示例。可以将校准设置为选定的驾驶模式(例如，正常、运动或经济)。可以使用其他校准，或者可以使用车轮处的速度和加速扭矩的存储值的查找表来获得车轮扭矩命令。
[0043]
参考图10，在236处示出了所公开的减速率限制系统的简化流程图。速率限制系统238接收来自加速踏板240、车辆速度242和制动踏板244的输入。速率限制系统访问用数据集(例如，图9)或存储值的查找表编程的三维校准表，以生成减速率限制信号246，然后在经过滤和速率限制的加速扭矩信号250被提供给电机114之前，在248处过滤减速率限制信号246。可以通过在线252上将加速扭矩信号发送回速率限制系统来获得加速扭矩信号的基本上连续的调整，并且导致减速扭矩命令的重新计算。
[0044]
上述实施例是并非描述本公开的所有可能形式的具体示例。可组合所示实施例的特征以形成所公开概念的其他实施例。说明书中使用的词语是描述性的而非限制性的。随附权利要求的范围比具体公开的实施例更宽，并且包括所示实施例的修改。

技术特征：
1.一种车辆，其包括：控制器，其被编程为基于车辆速度值和车轮加速扭矩值向电机生成命令以在加速踏板被松开后降低扭矩输出速率，其中所述扭矩输出速率最初以第一速率降低，并且其中所述扭矩输出速率被降低到小于所述第一速率的第二速率。2.如权利要求1所述的车辆，其中所述车辆速度值通过所述控制器与所述车轮加速扭矩值相关联，以调节所述扭矩输出速率。3.如权利要求2所述的车辆，其中所述控制器参考用数据集编程的三维校准表，以将所述车辆速度值与所述车轮加速扭矩值相关联。4.如权利要求1所述的车辆，其中所述第二速率被降低到小于所述第二速率的第三扭矩输出速率。5.如权利要求1所述的车辆，其还包括：制动踏板接合开关，当所述加速踏板被松开后制动踏板被接合时，所述制动踏板接合开关向所述控制器提供信号以超驰对所述电机的所述命令。6.一种控制电动车辆减速的方法，其包括：提供用数据表编程的控制器以命令电机；向所述控制器提供指示加速踏板处于松加速器踏板位置的位置数据；当所述加速踏板处于所述松加速器踏板位置时，向所述控制器提供车辆速度值；当所述加速踏板处于所述松加速器踏板位置时，向所述控制器提供车轮加速扭矩值；基于所述数据表命令所述电机将第一扭矩输出速率降低到第二速率。7.如权利要求6所述的方法，其中所述数据表包括车辆速度数据和车轮加速扭矩数据。8.如权利要求6所述的方法，其还包括：由所述控制器将所述车辆速度值与所述车轮加速扭矩值相关联，以调节所述第一扭矩输出速率。9.如权利要求6所述的方法，其还包括：当所述加速踏板处于松加速器踏板位置时，向所述控制器提供制动踏板接合信号以超驰所述命令所述电机降低所述第一扭矩输出速率的步骤。10.如权利要求6所述的方法，其中所述扭矩输出速率是所述车辆速度值和所述车轮加速扭矩值的函数。11.一种用于控制车辆减速率的系统，其包括：控制器，其用包括车辆速度数据和车轮加速扭矩数据的数据表编程，其中电机的扭矩输出速率是所述车辆速度数据和所述车轮加速扭矩数据的函数；车辆速度指示器，其向所述控制器提供速度值；车轮加速扭矩指示器，其向所述控制器提供车轮加速扭矩值；以及加速踏板，其在加速踏板处于松加速器踏板位置时向所述控制器提供信号，其中当所述加速踏板处于所述松加速器踏板位置时，所述控制器向推进所述车辆的所述电机提供命令以设置所述电机的所述扭矩输出速率。12.如权利要求11所述的系统，其中所述扭矩输出速率最初以第一速率降低，并且其中当所述车轮加速扭矩值大于0nm时，所述扭矩输出速率以小于所述第一速率的第二速率降低。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述速度值通过所述控制器与所述车轮加速扭矩值相关联，以调节所述扭矩输出速率。14.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器参考查找表来将所述速度值与所述车轮加速扭矩值相关联。15.如权利要求11所述的系统，其还包括：制动踏板接合开关，当所述加速踏板被松开后制动踏板被接合时，所述制动踏板接合开关向所述控制器提供信号以超驰对所述电机的所述命令。

技术总结
本公开提供了“电动车辆中加速器升降踏板减速的控制”。一种车辆包括控制器，所述控制器被编程为基于车辆速度值和车轮加速扭矩值向电机生成命令，以在加速踏板被松开后降低扭矩输出速率。所述扭矩输出速率最初以第一速率降低，然后当所述车轮加速扭矩值大于0Nm时，以比所述第一速率慢的第二速率降低。所述第一速率慢的第二速率降低。所述第一速率慢的第二速率降低。


技术研发人员：布莱恩
受保护的技术使用者：福特全球技术公司
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2022/3/8