CN101811443B - 汽车制动能量再生控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车制动能量再生控制系统，系统包括液压蓄能器、变量泵/马达、电磁离合器、制动踏板开关、加速踏板开关、档位开关、道路坡度传感器、车速传感器、蓄能器压力传感器、液压控制单元和电控单元，系统自动识别驾驶员加速或制动意图、自动测定汽车行驶状态和道路坡度状况，进行制动能量回收控制和进行制动能量释放控制，以控制汽车运行平稳，提高制动能量回收率和再生率。

Description

汽车制动能量再生控制系统
技术领域
本发明涉及一种汽车制动能量再生控制系统，属于汽车节能技术领域。
背景技术
汽车在下坡道路或水平道路前进行驶时，若车速过高或坡度过大需要对汽车进行制动，而在上坡道路或水平道路前进行驶时，需要踏下加速踏板以增加发动机的功率输出。在下坡道路或水平道路前进行驶的制动过程中，汽车的动能和势能均通过制动器的摩擦力以及轮胎与地面的摩擦力转化为热能而浪费掉，同时增大了制动器和轮胎的磨损，降低了其使用寿命，而在上坡道路或水平道路前进行驶的加速过程中，需要增加发动机的负荷，因而又会增加汽车燃油消耗和废气排放。
随着能源的紧缺和汽车环保法规的不断强化，汽车制动能量的再生技术已成为世界各国的研究热点。汽车制动能量再生系统根据不同的储能方式可分为液压储能方式、飞轮储能方式和电储能方式，其中电储能方式制动能量再生系统特别适合混合动力汽车和电动汽车，液压储能方式和飞轮储能方式制动能量再生系统特别适合一般汽车。
在目前已有的液压储能式汽车制动能量再生系统和方法中，尚没有根据道路上、下坡道坡度和车速进行制动能量回收控制和制动能量释放控制的液压储能式汽车制动能量再生的方法和系统，因而不能满足汽车在不同的道路上、下坡道坡度、不同的车速行驶时进行制动能量回收控制和制动能量释放控制的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、能够自动识别驾驶员加速或制动意图、自动测定汽车前进行驶时道路上、下坡坡度、车速，并进行制动能量回收控制、制动能量释放控制和制动能量储存控制的汽车制动能量再生控制系统。其技术方案为：
一种汽车制动能量再生控制系统，包括液压蓄能器、变量泵/马达、电磁离合器，其特征在于所述系统还包括：
制动踏板开关，用于检测驾驶员是否踏下制动踏板；
加速踏板开关，用于检测驾驶员是否踏下加速踏板；
档位开关，用于检测汽车是否处于倒车档位；
道路坡度传感器，用于测定道路上、下坡的坡度，安装在汽车车架上，或集成在电控单元内部；
车速传感器，用于测定车速；
蓄能器压力传感器，用于测定蓄能器的液压压力；
液压控制单元，包括电磁换向阀、第一单向阀、电液换向阀、第二单向阀、第三单向阀、溢流阀，其中电液换向阀采用外控外泄式3位4通电液换向阀，其A油口接电磁换向阀的进油口和液压储能器的进油口，B油口同时接溢流阀的出油口、电液换向阀的K2油口和闭式油箱，其P油口接第二单向阀的出油口，其T油口接变量泵/马达的进油口和第三单向阀的出油口，其K1油口接第一单向阀的出油口和电磁换向阀的出油口，第一单向阀的进油口同时接变量泵/马达的出油口、第二单向阀的进油口和溢流阀的进油口，第三单向阀的进油口接油滤器的出油口，油滤器的进油口接闭式油箱；
电控单元，采用单片机，其输入端连接制动踏板开关、加速踏板开关、道路坡度传感器、档位开关、车速传感器和蓄能器压力传感器，进而判断汽车是否前进行驶、驾驶员的加速或制动意图以及汽车前进行驶时的道路坡度、车速和蓄能器压力，其输出端连接液压控制单元的电磁换向阀和电液换向阀的第一电磁线圈和第二电磁线圈、变量泵/马达的比例电磁铁及电磁离合器，用于进行汽车制动能量回收控制、制动能量释放控制和制动能量存储控制。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)通过检测汽车加速踏板开关、制动踏板开关和档位开关、车速传感器、道路坡度传感器的信号，系统能自动识别驾驶员加速或制动意图、自动测定汽车行驶状态和道路状况。
(2)根据驾驶员加速或制动意图、汽车行驶状态和道路状况，系统能实现不同上、下坡道路坡度、水平道路、不同车速的制动能量回收功率控制、制动能量释放功率控制和制动能量储存控制，使汽车行驶平稳，有利于提高制动能量回收率和再生率，降低汽车燃油消耗和废气排放。
(3)本系统在进行制动能量回收控制时，与汽车原有的制动系统不会发生干涉，汽车原有的制动系统独立运行，确保汽车的制动安全性。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构示意图。
图1中：1、制动踏板开关  2、加速踏板开关  3、发动机  4、离合器  5、变速器6、档位开关  7、取力器  8、车速传感器  9、左前轮  10、右前轮  11、道路坡度传感器  12、万向传动装置  13、电磁离合器  14、变量泵/马达  141、比例电磁铁  15、电控单元  16、液压控制单元  161、电磁换向阀  162、第一单向阀  163、电液换向阀164、第一电磁线圈  165、第二电磁线圈  166、第二单向阀  167、第三单向阀  168、溢流阀  17、液压蓄能器  18、蓄能器压力传感器  19、传动轴  20、闭式油箱  21、左后轮  22、主减速器  23、右后轮  24、油滤器
具体实施方式
如图1所示的实施例中：汽车采用江淮汽车股份有限公司生产的HFC6701K3Y底盘改装的城市客车，汽车的总质量(其中包含能量回收装置)m＝8600kg，重力加速度g＝10m/s2，轮胎滚动阻力系数f＝0.015，空气阻力系数CD＝0.65，汽车迎风面积A＝5.8m2，采用的变量泵/马达14为A6V160EP22FS146型电控比例变量控制方式的变量马达，在采用闭式油箱20的闭式液压系统中该变量马达又作为变量泵用，其比例电磁铁141采用24V、300～630mA的控制电流进行变量控制。
电控单元15采用单片机，其输入端连接制动踏板开关1、加速踏板开关2、道路坡度传感器11、档位开关6、车速传感器8、蓄能器压力传感器18，进而判断汽车是否前进行驶、驾驶员的加速或制动意图以及汽车前进行驶时的道路坡度、车速和蓄能器压力，其输出端连接液压控制单元16的电磁换向阀161、电液换向阀163的第一电磁线圈164和第二电磁线圈165、变量泵/马达14的比例电磁铁141以及电磁离合器13，用于进行制动能量回收控制、制动能量释放控制和质量能量存储控制。
液压控制单元16，包括电磁换向阀161、第一单向阀162、电液换向阀163、第二单向阀166、第三单向阀167、溢流阀168，其中电液换向阀163采用外控外泄式3位4通电液换向阀，其A油口接电磁换向阀161的进油口和液压蓄能器17的进油口，B油口同时接溢流阀168的出油口、电液换向阀163的K2油口和闭式油箱20，其P油口接第二单向阀166的出油口，其T油口接变量泵/马达14的进油口和第三单向阀167的出油口，其K1油口接第一单向阀162的出油口和电磁换向阀161的出油口，第一单向阀162的进油口同时接变量泵/马达14的出油口、第二单向阀166的进油口和溢流阀168的进油口，第三单向阀167的进油口油滤器24的出油口，油滤器24的进油口接闭式油箱20。
系统进行汽车行驶状态的判断的方法是：电控单元15首先检测档位开关6的输入信号和车速传感器8信号，若档位开关6的不处于倒车档位且车速传感器8的测定值大于0，即判断汽车前进行驶，否则，若档位开关6的不在倒车档位而车速传感器8的测定值等于0，或档位开关6的处于倒车档位均判断汽车为非前进行驶。
系统进行驾驶员制动或加速意图识别的方法是：在汽车前进行驶时，电控单元15再依次检测制动踏板开关1、加速踏板开关2的输入信号，判断是否要求进行汽车制动或加速，当制动踏板开关1闭合时，判断为要求进行制动能量回收以实现汽车制动减速，当加速踏板开关2闭合时，判断为要求进行制动能量释放以实现汽车加速行驶。
在下坡道路前进行驶时或水平道路前进行驶的进行制动能量回收控制过程中，电控单元15除向变量泵/马达14的比例电磁铁141输出控制电流I1以改变变量泵/马达14的排量外，电控单元15还同时控制电磁离合器13通电和第一电磁线圈164通电，使电磁离合器13结合，同时也使电液换向阀163处于左端位置。汽车的动能或下坡势能驱动左后轮21和右后轮23转动，左后轮21和右后轮23的驱动力经主减速器22、传动轴19、变速器5、取力器7、万向传动装置12、电磁离合器13，驱动变量泵/马达14以液压泵方式工作，变量泵/马达14的进油口经第三单向阀167、油滤器24与闭式油箱20连接进行供油，变量泵/马达14泵出的高压油经出油口一路经过第一单向阀162进入电液换向阀163的K1油口提供先导阀油压，使电液换向阀163处于左端位置，另一路经过第二单向阀166、电液换向阀163的P油口、A油口进入液压蓄能器17，将制动能量储存在液压蓄能器17中，第二单向阀166保证在能量回收过程中，变量泵/马达14不会被液压蓄能器17的高压油反向驱动。
在上坡道路前进行驶或水平道路前进行驶时的进行制动能量释放控制过程中，电控单元15除向变量泵/马达14的比例电磁铁141输出控制电流以改变变量泵/马达14的排量外，电控单元15还同时控制电磁离合器13通电、第二电磁线圈165通电、电磁换向阀161通电，使电磁离合器13结合、并使液压蓄能器17的高压油一路经电磁换向阀161进入电液换向阀163的K1油口使电液换向阀163处于右端位置，液压蓄能器17的高压油另一路经电液换向阀163的A油口、T油口进入变量泵/马达15的进油口，高压油液驱动变量泵/马达14以液压马达方式运转，变量泵/马达14的出油口经单向阀166、电液换向阀163的P油口、B油口流回闭式油箱，变量泵/马达15产生的驱动力矩经电磁离合器13、万向传动装置12、取力器7、变速器5、转动轴19、主减速器22、左后轮21和右后轮23驱动汽车行驶。

Claims (1)

1.一种汽车制动能量再生控制系统，包括液压蓄能器(17)、变量泵/马达(14)、电磁离合器(13)，其特征在于所述系统还包括：
制动踏板开关(1)，用于检测驾驶员是否踏下制动踏板；
加速踏板开关(2)，用于检测驾驶员是否踏下加速踏板；
档位开关(6)，用于检测汽车是否处于倒车档位；
道路坡度传感器(11)，用于测定道路上、下坡的坡度，安装在汽车车架上，或集成在电控单元内部；
车速传感器(8)，用于测定车速；
蓄能器压力传感器(18)，用于测定液压蓄能器(17)的液压压力；
液压控制单元(16)，包括电磁换向阀(161)、第一单向阀(162)、电液换向阀(163)、第二单向阀(166)、第三单向阀(167)、溢流阀(168)，其中电液换向阀(163)采用外控外泄式3位4通电液换向阀，其A油口接电磁换向阀(161)的进油口和液压蓄能器(17)的进油口，B油口同时接溢流阀(168)的出油口、电液换向阀(163)的K2油口和闭式油箱(20)，其P油口接第二单向阀(166)的出油口，其T油口接变量泵/马达(14)的进油口和第三单向阀(167)的出油口，其K1油口接第一单向阀(162)的出油口和电磁换向阀(161)的出油口，第一单向阀(162)的进油口同时接变量泵/马达(14)的出油口、第二单向阀(166)的进油口和溢流阀(168)的进油口，第三单向阀(167)的进油口接油滤器(24)的出油口，油滤器(24)的进油口接闭式油箱(20)；
电控单元(15)，采用单片机，其输入端连接制动踏板开关(1)、加速踏板开关(2)、道路坡度传感器(11)、档位开关(6)、车速传感器(8)和蓄能器压力传感器(18)，进而判断汽车是否前进行驶、驾驶员的加速或制动意图以及检测汽车前进行驶时的道路坡道、车速和液压蓄能器(17)压力，其输出端连接液压控制单元(16)的电磁换向阀(161)、电液换向阀(163)的第一电磁线圈(164)、电液换向阀(163)的第二电磁线圈(165)、电磁离合器(13)和变量泵/马达(14)的比例电磁铁(141)，用于进行汽车制动能量回收控制、制动能量释放控制和制动能量储存控制。
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