本發(fā)明通常涉及具有電動(dòng)再生能力的車輛和相關(guān)方法。

背景技術(shù)：

許多傳統(tǒng)車輛利用摩擦制動(dòng)器來減慢和/或停止車輛。通常，制動(dòng)墊片可以結(jié)合車輪的轉(zhuǎn)子或鼓。由于車輛運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量因此作為制動(dòng)墊片、轉(zhuǎn)子和/或鼓的表面的熱量而損失。

電動(dòng)車輛和混合電動(dòng)車輛常常利用再生制動(dòng)在減慢和/或停止車輛的同時(shí)回收能量。通常，電動(dòng)機(jī)聯(lián)接至車輛的車軸。電動(dòng)機(jī)通過車輛動(dòng)能的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電力而用作發(fā)電機(jī)。該電力可以存儲(chǔ)在電池中或者直接用于操作車輛。在另一配置中，車輛可以配備有飛輪，該飛輪用于能量存儲(chǔ)。

典型的再生制動(dòng)系統(tǒng)僅在車輛正在減速時(shí)產(chǎn)生電力。在一些狀況下，當(dāng)車輛正在加速時(shí)產(chǎn)生電力可能是有益的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供了一種車輛，該車輛包括聯(lián)接至至少一個(gè)車輪的第一車軸以及聯(lián)接至至少一個(gè)車輪的第二車軸。發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)接至第一車軸，以驅(qū)動(dòng)聯(lián)接至第一車軸的所述至少一個(gè)車輪。車輛還包括聯(lián)接至第二車軸的能量回收機(jī)構(gòu)?？刂破髋c內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行通信，并配置成至少基于再生扭矩請(qǐng)求值和期望加速值來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值。

還提供了一種用于計(jì)算車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值的方法。該方法包括：車輛控制器接收與再生扭矩對(duì)應(yīng)的再生扭矩請(qǐng)求值，所述再生扭矩由能量回收機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。車輛控制器還接收期望加速值。然后基于再生扭矩請(qǐng)求值和期望加速值來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值。然后可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值操作發(fā)動(dòng)機(jī)。

從以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施本教導(dǎo)的最佳模式的詳細(xì)描述中，將很容易清楚本教導(dǎo)的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的車輛的框圖；

圖2是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值的方法的流程圖；

圖3是示出了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的車輛速度與修改因子之間的關(guān)系的圖；

圖4是示出了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的變速器齒輪變檔與修改因子之間的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，諸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”、“頂部”、“底部”、“前”、“后”等的術(shù)語用于描述附圖，并不表示對(duì)由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的限制。此外，本教導(dǎo)可以在此處就功能和/或邏輯塊部件和/或各種處理步驟方面進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)明白，這些塊部件包括由配置成執(zhí)行具體功能的任意數(shù)目硬件、軟件和/或固件部件組成。此外，如本文所使用的術(shù)語“聯(lián)接”，可表示部件之間的直接連接或部件之間的間接連接(其中，兩個(gè)部件彼此不物理接觸)。

參照附圖(其中，同樣的標(biāo)號(hào)貫穿多個(gè)圖表示同樣的部件)，本文示出和描述了車輛100、系統(tǒng)115和方法200。

參照?qǐng)D1，車輛100包括第一車軸102和第二車軸104。至少一個(gè)車輪106聯(lián)接至每個(gè)車軸102、104。在示例性實(shí)施例(其中，車輛100具體化為汽車(未單獨(dú)標(biāo)號(hào)))中，兩個(gè)車輪106聯(lián)接至每個(gè)車軸102、104。然而，應(yīng)當(dāng)了解，在另一示例性車輛100中(諸如摩托車(未示出))，單個(gè)車輪106可以聯(lián)接至每個(gè)車軸102、104。當(dāng)然，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，任意數(shù)量的車輪106可以聯(lián)接至每個(gè)車軸102、104。車輪106可以可操作地接合地面、道路和/或其它表面，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的。例如，輪胎(未示出)可以聯(lián)接至車輪106中的一個(gè)或多個(gè)，同樣如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的。

車輛100還包括發(fā)動(dòng)機(jī)108。在示例性實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)108為內(nèi)燃機(jī)(未單獨(dú)標(biāo)號(hào))。然而，應(yīng)當(dāng)了解，可以具體化其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)108。在一個(gè)實(shí)例中，發(fā)動(dòng)機(jī)108可以具體化為內(nèi)燃機(jī)，例如，蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)。在另一實(shí)例中，發(fā)動(dòng)機(jī)108可以具體化為電動(dòng)機(jī)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，其它裝置可以具體化為本文所述的發(fā)動(dòng)機(jī)108。

發(fā)動(dòng)機(jī)108聯(lián)接至第一車軸102，以驅(qū)動(dòng)聯(lián)接至第一車軸102的至少一個(gè)車輪106。也就是說，示例性實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)108產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用于使車輪106轉(zhuǎn)動(dòng)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。在示例性實(shí)施例中，變速器110聯(lián)接在發(fā)動(dòng)機(jī)108與第一車軸102之間。變速器110包括各種傳動(dòng)裝置，以改變發(fā)動(dòng)機(jī)與第一車軸102之間的轉(zhuǎn)速比。

能量回收機(jī)構(gòu)112聯(lián)接至第二車軸104。能量回收機(jī)構(gòu)112可以根據(jù)第二車軸104的運(yùn)動(dòng)(即，旋轉(zhuǎn))產(chǎn)生電力。在所示實(shí)施例中，能量回收機(jī)構(gòu)112為電動(dòng)機(jī)(未單獨(dú)標(biāo)號(hào))，該電動(dòng)機(jī)可用作發(fā)電機(jī)。然而，通過利用電動(dòng)機(jī)來具體化能量回收機(jī)構(gòu)112，機(jī)構(gòu)112還可以促動(dòng)第二車軸104的運(yùn)動(dòng)(即，旋轉(zhuǎn))。也就是說，能量回收機(jī)構(gòu)112可以驅(qū)動(dòng)第二車軸104，因而在某些情況和/或狀況下可以驅(qū)動(dòng)車輛100。

車輛100進(jìn)一步包括能量存儲(chǔ)單元114，其電連接至能量回收機(jī)構(gòu)112。能量存儲(chǔ)單元114可以具體化為包括一個(gè)或多個(gè)電子電池和/或電化學(xué)電池的電池組(未單獨(dú)標(biāo)號(hào))。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，能量存儲(chǔ)單元114還可以具體化為電容器(未示出)。能量回收機(jī)構(gòu)112可以向能量存儲(chǔ)單元114發(fā)送電力，反之亦然。

能量存儲(chǔ)單元114還可以利用飛輪(未示出)來具體化。在一個(gè)實(shí)例中，能量回收機(jī)構(gòu)112包括齒輪組，該齒輪組以機(jī)械方式附接至飛輪，以產(chǎn)生飛輪轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速然后可以直接分散到第二車軸104。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，對(duì)于能量存儲(chǔ)，可以有飛輪的其它具體化方式。

在示例性實(shí)施例中，第一車軸和第二車軸以機(jī)械方式彼此分開。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)108和能量回收機(jī)構(gòu)112彼此斷開聯(lián)接。換種說法，車輛100包括斷開聯(lián)接推進(jìn)系統(tǒng)(未標(biāo)號(hào))。然而，應(yīng)當(dāng)了解，可以另選地具體化其它斷開聯(lián)接推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)施例，其中，車輪上的推進(jìn)致動(dòng)器施加扭矩，而另一車輪上的推進(jìn)/能量回收致動(dòng)器可以捕獲能量。

所示實(shí)施例的車輛100包括用于控制車輛115(注：原文就是115)的各個(gè)方面的系統(tǒng)115。因此，系統(tǒng)115還包括至少一個(gè)控制器116。在示例性實(shí)施例中，示出了一個(gè)控制器116，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，可以利用多個(gè)控制器116。示例性實(shí)施例的控制器116包括能夠進(jìn)行計(jì)算并執(zhí)行指令(即，運(yùn)行程序)的處理器118。處理器118可以利用微處理器、微控制器、專用集成電路(“ASIC”)或其它合適的設(shè)備來具體化。當(dāng)然，控制器116可包括多個(gè)處理器118，其可以或可以不布置在多個(gè)位置。示例性實(shí)施例的控制器116還包括能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并與處理器118進(jìn)行通信的存儲(chǔ)器120。存儲(chǔ)器120可以利用半導(dǎo)體(未示出)或任何其它合適的裝置來具體化。也可以利用多個(gè)存儲(chǔ)器120。

控制器116與發(fā)動(dòng)機(jī)108進(jìn)行通信，使得可以向發(fā)動(dòng)機(jī)108發(fā)送數(shù)據(jù)和/或從發(fā)動(dòng)機(jī)108接收數(shù)據(jù)。也就是說，控制器116可以與單獨(dú)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(未示出)進(jìn)行通信，和/或與用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)108的各種裝置中的任何一個(gè)進(jìn)行通信?？刂破?16還與能量存儲(chǔ)單元114進(jìn)行通信，使得可以向能量存儲(chǔ)單元114發(fā)送數(shù)據(jù)和/或從能量存儲(chǔ)單元114接收數(shù)據(jù)?？刂破?16還可以與變速器110和能量存儲(chǔ)單元114進(jìn)行通信?？刂破?16還可以與一個(gè)或多個(gè)傳感器122進(jìn)行通信。例如，一個(gè)傳感器122可以聯(lián)接至加速踏板(未示出)，以從車輛100的駕駛員接收期望的加速。

發(fā)動(dòng)機(jī)108可以用來通過能量回收機(jī)構(gòu)112經(jīng)由“通過道路充能”程序?qū)δ芰看鎯?chǔ)單元114間接地充能。更具體地說，聯(lián)接至發(fā)動(dòng)機(jī)108的至少一個(gè)車輪106旋轉(zhuǎn)，以使車輛100沿道路移動(dòng)。由于由發(fā)動(dòng)機(jī)108提供的移動(dòng)，聯(lián)接至能量回收機(jī)構(gòu)112的至少一個(gè)車輪106因此也旋轉(zhuǎn)。這允許能量回收機(jī)構(gòu)112產(chǎn)生電力，所述電力可存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)單元114中。因此，即使當(dāng)車輛正加速時(shí)，也可以對(duì)能量存儲(chǔ)單元114進(jìn)行充能。

當(dāng)然，能量回收機(jī)構(gòu)112將用來使車輛100減速。因而，由發(fā)動(dòng)機(jī)108產(chǎn)生的扭矩量必須足以在滿足能量存儲(chǔ)單元114的充能需求之前首先滿足車輛100的加速需求。因此，應(yīng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)請(qǐng)求的扭矩量，即，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2，可以利用控制器116和/或如本領(lǐng)域技術(shù)人員了解的其它裝置來具體化計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值的方法200。方法200包括：在202處，利用車輛控制器116接收再生扭矩請(qǐng)求值。此值對(duì)應(yīng)于所請(qǐng)求的再生扭矩的量。再生扭矩請(qǐng)求值可以由在控制器116中運(yùn)行的另一個(gè)例程或程序來確定，并且與對(duì)能量存儲(chǔ)單元114進(jìn)一步充能所需要的電荷量有關(guān)。再生扭矩請(qǐng)求值可以受限于車輛100的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)條件。

再生扭矩請(qǐng)求值可以由一個(gè)或多個(gè)因子來修改。這些因子可以包括(但不限于)車輛100的速度以及車輛100的變速器的換檔齒輪。

因而，方法200可以進(jìn)一步包括：在204處，基于車輛100的速度修改再生扭矩請(qǐng)求值，以產(chǎn)生修改后再生扭矩請(qǐng)求值。更具體地說，在示例性實(shí)施例中，將再生扭矩請(qǐng)求值乘以基于車輛速度的修改因子。圖3示出了示例性曲線300，其中，修改因子是介于0與1之間的數(shù)字并示出在垂直軸302上，并且車輛100的速度示出在水平軸304上。例如，修改因子在低速時(shí)(例如，當(dāng)車輛100停止或開始移動(dòng)時(shí))可以為0，并且在高速時(shí)可以為1。當(dāng)然，圖3中所示的示例性修改因子僅僅是可以具體化的多種可能性中的一種。

方法200還可以包括：在206處，基于變速器110的齒輪換檔進(jìn)一步修改來自204中的修改后再生扭矩請(qǐng)求值。更具體地說，在示例性實(shí)施例中，基于齒輪換檔是否正在進(jìn)行、變速器在其間換檔的具體齒輪以及變速器齒輪換檔的階段(即，接合或脫離)，將修改后再生扭矩請(qǐng)求值乘以限制因子，以重新定義修改后再生扭矩請(qǐng)求。圖4示出了示例性曲線400，其中，限制因子示出在垂直軸402上且變速器齒輪換檔階段示出在水平軸404上。例如，限制因子在未發(fā)生齒輪換檔時(shí)可以為1，在發(fā)生變速器110的脫離406時(shí)可以下降至0.2，并且然后在發(fā)生變速器110的接合408時(shí)恢復(fù)為1。當(dāng)然，圖4中所示的示例性修改因子僅僅是可以具體化的多種可能性中的一種。

示例性實(shí)施例的方法200還包括：在208處，利用車輛控制器116接收期望加速值。此期望加速值在一個(gè)實(shí)施例中可以對(duì)應(yīng)于由車輛100的駕駛員致動(dòng)的加速踏板的位置。方法200接著可以包括：在210處，基于期望加速值計(jì)算期望加速扭矩值。期望加速扭矩值是用于車輛100具體化駕駛員期望的加速所需要的扭矩輸出的量。

修改后再生扭矩請(qǐng)求值和期望加速值用來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值。因而，示例性實(shí)施例的方法200還包括：在212處，至少部分地基于修改后再生扭矩請(qǐng)求值和期望加速扭矩值來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值。在圖2中的214處，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值然后用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)108的操作，例如轉(zhuǎn)速。

其它因子也可以用來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值。這些因子包括(但不限于)變速器齒輪比、最終傳動(dòng)比、估計(jì)損耗扭矩值、氣動(dòng)阻力扭矩值、最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值以及關(guān)于車輛100是否正在軌道(例如，跑道、競(jìng)速賽道、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)或運(yùn)動(dòng)街道)上行駛的確定。第6,408,229號(hào)美國(guó)專利中描述了用于確定車輛100是否正在軌道上行駛的一種技術(shù)。

所估計(jì)的損耗扭矩值使用變速器齒輪比、最終傳動(dòng)比、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和/或制動(dòng)器阻力的函數(shù)來計(jì)算。這些因子被轉(zhuǎn)換為基于扭矩的值以便于后續(xù)計(jì)算。氣動(dòng)阻力扭矩值是基于也被轉(zhuǎn)換為基于扭矩的值的氣動(dòng)阻力值。氣動(dòng)阻力值可以基于車輛100的氣動(dòng)性質(zhì)是恒定的?；蛘撸瑲鈩?dòng)阻力值可以基于改變車輛100的氣動(dòng)性質(zhì)(例如，折疊式車頂(未示出)、天窗(未示出)的打開或改變擾流器(未示出)的位置)而改變。

在示例性實(shí)施例中，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值包括計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩附加值和總加速扭矩值如下：

發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩附加值＝(最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值*變速器齒輪比*最終傳動(dòng)比)-第二修改后再生扭矩值

總加速扭矩值＝期望加速扭矩值+估計(jì)損耗扭矩值+氣動(dòng)阻力扭矩值

然后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩附加值和總加速扭矩值進(jìn)行比較。

如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩附加值大于總加速扭矩值，則計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值如下：

發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值＝期望加速扭矩值+估計(jì)損耗扭矩值+氣動(dòng)阻力扭矩值+第二修改后再生扭矩值。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩附加值大于總加速扭矩值時(shí)，還可以考慮車輛100是否正在軌道上行駛。如果車輛未在軌道上行駛，則控制器116還可以確定變速器110的最有效操作齒輪以及發(fā)動(dòng)機(jī)108的最有效操作條件，以具體化期望加速扭矩并且使損耗最小化。更有效操作條件可以通過經(jīng)由活性燃料管理例程減少正消耗燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、改變節(jié)氣門位置和/或火花正時(shí)來具體化。當(dāng)然，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，可以采用其它技術(shù)來產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)108的最有效操作條件。如果車輛100正在軌道上行駛，則通過預(yù)定性能驅(qū)動(dòng)齒輪換檔方式來確定變速器110的操作齒輪，且可以由此方式來約束發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值。

如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩附加值不大于總加速扭矩值(即，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩附加值小于或等于總加速扭矩值)，則重新計(jì)算修改后再生扭矩值如下：

修改后再生扭矩值＝(最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值*變速器齒輪比*最終傳動(dòng)比)-期望加速扭矩值-估計(jì)損耗扭矩值-氣動(dòng)阻力扭矩值

一旦根據(jù)以上等式再次修改修改后再生扭矩值，就可以將其輸出到能量回收機(jī)構(gòu)112。

在計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值后，方法200在214處根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求值繼續(xù)操作發(fā)動(dòng)機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器116可以將這個(gè)值發(fā)送到單獨(dú)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(未示出)?；蛘?，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，控制器116可以與發(fā)動(dòng)機(jī)108(例如，燃料噴射器)的各個(gè)部件進(jìn)行通信，并且可以利用該值直接操作發(fā)動(dòng)機(jī)。

附圖或視圖的詳盡描述是對(duì)本發(fā)明的支持和描述，但本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書限定。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施所要求教義的一些最佳模式和其它實(shí)施例，但是存在用于實(shí)踐在所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。