CN101973262A

CN101973262A - 汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置

Info

Publication number: CN101973262A
Application number: CN 201010509113
Authority: CN
Inventors: 陈庆樟; 郭兰中; 范炳良; 何新华
Original assignee: Changshu Institute of Technology
Current assignee: Changshu Institute of Technology
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2011-02-16

Abstract

一种汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置，属于车辆制动系统领域。再生制动系统包括前轴制动电机和再生制动系统传动机构，液压制动系统包括储液室、制动主缸、制动踏板和液压制动系统传动机构，协调控制装置包括制动模式切换控制器、工作模式切换阀和管路液压模拟器，制动模式切换控制器与工作模式切换阀电气连接，工作模式切换阀与制动主缸液压管路连接，还与管路液压模拟器液压管路连接，制动模式切换控制器根据车速、动力电池荷电状态和车辆制动强度需求信号确定车辆可提供的再生制动力矩强度，形成制动模式控制信号，由制动模式控制信号驱动工作模式切换阀工作。能使汽车电机再生制动与常规的液压制动匹配；消除制动力矩及制动踏板反力的波动。

Description

汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置

技术领域

本发明属于车辆制动系统技术领域，具体涉及一种汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置。

背景技术

上面所述的汽车是指电动汽车或混合动力汽车，液压制动具有技术成熟、制动性能可靠、制动力矩大、成本低和低速制动性能好等特点，但制动器磨损大、存在长时间制动产生的热衰退性和制动响应速度慢的欠缺，并且，液压制动无法实现制动能量回收。而再生制动(也称反馈制动)能在制动时将车辆的动能转化及储存起来，而并不是变成无用的热，也就是说，再生制动(也称电机再生制动)能够回收与利用制动动能，提高车辆综合能量利用率，无制动热衰退性问题。并且制动力矩响应快，但低速制动性能欠缺以及能提供的制动力矩小系再生制动之缺憾。因此，将液压制动与再生制动相结合实现优劣互补而可体现以下两个方面的长处：其一，可以减小常规的液压制动系统的磨损，回收制动能量；其二，可以充分发挥电制动力矩响应快的优点，实现更精确的防抱死控制。因此前述的两种制动系统并存的形式是目前电动汽车与混合动力汽车制动模式的最好选择。

已有技术中通常以驾驶员手动启用或停止滑行能量回馈充电未体现再生制动与常规液压制动的情形，这种协调方式所存在的不足是：制动力矩大小取决于车速和蓄电池SOC状态(SOC：state of charge荷电)，操作烦琐，只能体现再生制动功能，回馈能量小以及切换过渡波动大。

因此，有必要加以改进，为此本申请人进行了持久的有益尝试，找到了得以弥补上述缺陷的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于将电动汽车及混合动力汽车的液压制动与电机再生制动进行模式切换而藉以实现两种制动系统的良好匹配的汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置。

本发明的任务是这样来完成的，一种汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置，所述的再生制动系统包括前轴制动电机和再生制动系统传动机构，所述的液压制动系统包括储液室、制动主缸、制动踏板和液压制动系统传动机构，所述的协调控制装置包括制动模式切换控制器、工作模式切换阀和管路液压模拟器，制动模式切换控制器与工作模式切换阀电气连接，而工作模式切换阀与所述制动主缸液压管路连接，并且还与管路液压模拟器液压管路连接，所述制动模式切换控制器根据车速信号、动力电池荷电状态信号和车辆制动强度需求信号确定车辆可提供的再生制动力矩强度，形成制动模式控制信号，由该制动模式控制信号驱动工作模式切换阀工作。

本发明所述的工作模式切换阀包括第一、第二常开两位两通开关电磁阀和一常闭两位两通开关电磁阀，第一常开两位两通开关电磁阀的入口通过液压管路与所述的制动主缸的前制动管路出口连接，而第一常开两位两通开关电磁阀的出口与ABS阀块的前制动管路入口连接；第二常开两位两通开关电磁阀的入口通过液压管路与所述制动主缸的后制动管路出口连接，而第二常开两位两通开关电磁阀的出口与所述ABS阀块的后制动管路入口连接；常闭两位两通开关电磁阀的入口通过液压管路与所述制动主缸的前制动管路出口连接，而常闭两位两通开关电磁阀的出口与所述管路液压模拟器相连接。

本发明所述的管路液压模拟器包括活塞、活塞腔和压力弹簧，活塞设在活塞腔内，活塞腔的入口与所述常闭两位两通开关电磁阀的出口相连接，而活塞腔的出口由液压管路连接至储油室，压力弹簧设在活塞腔内，一端套置在活塞上，另一端支承在活塞腔的腔壁上。

本发明提供的技术方案能使汽车电机再生制动与常规的液压制动协调匹配，在制动模式切换控制器的作用下，汽车可实现滑行时回收能量、电机单独制动回收能量、电机再生制动与液压制动复合制动以及液压制动单独作用等制动模式之间的切换；在制动模式切换过程中，在管路液压模拟器配合下，得以消除各制动模式切换过程中的制动力矩及制动踏板反力的波动。

附图说明

图1为本发明的汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置的液压油路示意图。

图2为本发明的制动模式切换控制器的控制原理示意图。

图3为车辆制动踏板的特性曲线示意图。

具体实施方式

请见图1，在图1中，各附图标记如下所列：10-制动主缸，101-储油室，102-制动踏板，103-辅助弹簧，104-推杆，105-主弹簧，106-主缸活塞，107-第一常开两位两通开关电磁阀，108-常闭两位两通开关电磁阀，109-ABS阀块，110-管路液压模拟器压力弹簧，111-活塞，112-左前轮缸，113-右前轮缸，114-左后轮缸，115-右后轮缸，116-前制动管路，117-后制动管路，118-第二常开两位两通开关电磁阀。

本发明主要针对的是具有前后管路布置的液压制动系统及前轴电机再生制动系统两套制动系统组成电动汽车或混合动力汽车。本发明的再生制动系统与液压制动系统协调控制装置如图1所示及图2所示，依据公知技术，常规的汽车液压制动系统包括有储油室101、制动主缸10、制动踏板102和液压制动系统传动机构，并且还包括制动主缸主弹簧105、辅助弹簧103、主缸活塞106、推杆104、前制动管路116、后制动管路117、ABS阀块109、左前轮缸112、右前轮缸113、左后轮缸114、右后轮缸115等。同样依据公知技术，再生制动系统包括前轴制动电机和再生制动系统传动机构。在制动主缸10与ABS阀块109之间的液压管路上连接一个工作模式切换阀206，实现电机再生制动与常规液压制动各种制动工作模式的切换。为了实现良好的制动踏板感觉，在液压管路中设置了一个管路液压模拟器207，以消除切换中的液压压力波动。

请见图2并且继续结合图1，图2中的各附图标记如下所列：201-制动模式切换控制器，202-动力电池荷电状态，203-车速信号，204-车辆制动强度需求信号，205-电磁离合器，206-工作模式切换阀，207-0管路液压模拟器。

由制动模式切换控制器201、工作模式切换阀206和管路液压模拟器207实现制动模式的切换，制动模式切换控制器201根据车速信号203、动力电池荷电状态信号202、车辆制动强度需求信号204确定车辆可提供的再生制动力矩强度，形成制动模式控制信号，从而驱动工作模式切换阀206工作。

工作模式切换阀206由第一、第二常开两位两通开关电磁阀107、118与一个常闭两位两通开关电磁阀108组成，第一常开两位两通开关电磁阀107的入口通过液压管路与制动主缸10的前制动管路116出口相连，而第一常开两位两通开关电磁阀107的出口与ABS阀块109的前制动管路116入口相连；第二常开两位两通开关电磁阀118的入口通过液压管路与制动主缸10的后制动管路117出口相连，而第二常开两位两通开关电磁阀118的出口与ABS阀块109的后制动管路入口相连；常闭两位两通开关电磁阀108的入口通过液压管路与制动主缸10的前制动管路116的出口相连，而常闭两位两通开关电磁阀的出口与管路液压模拟器207的活塞111右侧相连(图1所示位置状态为例)。

管路液压模拟器207由活塞111和活塞腔及压力弹簧110组成，管路液压模拟器207活塞腔的入口与常闭两位两通开关电磁阀108出口相连，活塞腔出口由管路与储油室101相连，压力弹簧110安装在活塞111左边，即一端套在活塞111上，而另一端则支承在活塞腔的内壁上。请见图3，压力弹簧110的受力特性符合由图3所示的制动踏板特性曲线。

制动模式切换控制器201在根据车速信号203、动力电池荷电状态信号202和车辆制动强度需求信号204计算出可提供再生制动力矩足够(如大于等于整车制动强度为0.6时制动力矩需求)时，根据制动强度把汽车制动划分成四种模式，分别为滑行、弱制动、中度制动和强制动，在滑行时，制动模式切换控制器201发出指令，通过电磁离合器205切断其它非电动力装置的动力，第一常开两位两通开关电磁阀107、第二常开两位两通开关电磁阀118及常闭两位两通开关电磁阀108都不工作，由电机制动模拟传统内燃机车辆发动机制动，进行纯电制动，回收能量；在弱制动时，第一开两位两通开关电磁阀107及第二常开两位两通开关电磁阀118工作，常闭两位两通开关电磁阀108工作，制动主缸传给ABS阀块109的液压压力切断，制动踏板感觉由制动主缸内主弹簧105、辅助弹簧103及管路液压模拟器压力弹簧110共同作用实现；在中度制动时，第一常开两位两通开关电磁阀107工作，第二常开两位两通开关电磁阀118不工作，常闭两位两通开关电磁阀108工作，连接ABS阀块109的后制动液压管路117接通，车辆后制动由液压制动完成，而前制动由电机再生制动完成，制动踏板感觉仍由制动主缸内主弹簧105、辅助弹簧103及管路液压模拟器压力弹簧110共同作用实现；在强制动时，第一开两位两通开关电磁阀107、第二常开两位两通开关电磁阀118都不工作，而常闭两位两通开关电磁阀108工作，制动主缸的前制动管路116、后制动管路117都与ABS阀块109连通，全车制动力矩均由常规液压制动提供，制动踏板感觉由制动主缸内主弹簧105、辅助弹簧103及管路液压模拟器压力弹簧110共同作用实现。

制动模式切换控制器201在根据车速信号203、动力电池荷电状态信号202、车辆制动强度需求信号204计算出可提供再生制动力矩远小于汽车所需制动力矩时(如小于整车制动强度为0.1时所需制动力矩)，第一常开两位两通开关电磁阀107、第二常开两位两通开关电磁阀118及常闭两位两通开关电磁阀108不工作，汽车制动力矩由常规液压制动单独提供。

制动模式切换控制器201计算的可提供再生制动力矩较小(如小于整车制动强度0.6时制动力矩需求，且大于等于整车制动强度为0.1时所需制动力矩)，根据制动强度把汽车制动划分成三种模式，滑行、弱制动及强制动，在滑行时，制动模式切换控制器发出指令，通过电磁离合器205切断其它非电动力装置的动力，第一常开两位两通开关电磁阀107、第二常开两位两通开关电磁阀118及常闭两位两通开关电磁阀108都不工作，由电机制动模拟传统内燃机车辆发动机制动，进行纯电制动，回收能量；在弱制动时，第一常开两位两通开关电磁阀107及第二常开两位两通开关电磁阀118工作，常闭两位两通开关电磁阀108工作，制动主缸传给ABS阀块109的液压压力被切断，制动踏板感觉由制动主缸内主弹簧、辅助弹簧及管路液压模拟器压力弹簧共同作用实现；强制动时，第一、第二常开两位两通开关电磁阀都不工作，而常闭两位两通电磁阀工作，制动主缸的前后制动管路都与ABS阀块连通，全车制动力矩均由常规液压制动提供，制动踏板感觉由制动主缸内主弹簧105、辅助弹簧103及管路液压模拟器压力弹簧110共同作用实现。

综上所述，本发明提供的技术方案能理想地将汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制，解决了已有技术中的技术问题，达到了发明目的，并且体现了应有的技术效果。

Claims

1.一种汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置，所述的再生制动系统包括前轴制动电机和再生制动系统传动机构，所述的液压制动系统包括储液室、制动主缸、制动踏板和液压制动系统传动机构，其特征在于所述的协调控制装置包括制动模式切换控制器、工作模式切换阀和管路液压模拟器，制动模式切换控制器与工作模式切换阀电气连接，而工作模式切换阀与所述制动主缸液压管路连接，并且还与管路液压模拟器液压管路连接，所述制动模式切换控制器根据车速信号、动力电池荷电状态信号和车辆制动强度需求信号确定车辆可提供的再生制动力矩强度，形成制动模式控制信号，由该制动模式控制信号驱动工作模式切换阀工作。

2.根据权利要求1所述的汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置，其特征在于所述的工作模式切换阀包括第一、第二常开两位两通开关电磁阀和一常闭两位两通开关电磁阀，第一常开两位两通开关电磁阀的入口通过液压管路与所述的制动主缸的前制动管路出口连接，而第一常开两位两通开关电磁阀的出口与ABS阀块的前制动管路入口连接；第二常开两位两通开关电磁阀的入口通过液压管路与所述制动主缸的后制动管路出口连接，而第二常开两位两通开关电磁阀的出口与所述ABS阀块的后制动管路入口连接；常闭两位两通开关电磁阀的入口通过液压管路与所述制动主缸的前制动管路出口连接，而常闭两位两通开关电磁阀的出口与所述管路液压模拟器相连接。

3.根据权利要求2所述的汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置，其特征在于所述的管路液压模拟器包括活塞、活塞腔和压力弹簧，活塞设在活塞腔内，活塞腔的入口与所述常闭两位两通开关电磁阀的出口相连接，而活塞腔的出口由液压管路连接至储油室，压力弹簧设在活塞腔内，一端套置在活塞上，另一端支承在活塞腔的腔壁上。