CN102216134A - 用于中型或重型卡车的优化再生制动的行车制动控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于混合动力车辆的制动控制，该制动控制为驱动轮(94)提供行车制动和再生模式制动。混合驱动系统(90)联接于驱动轮(94)，以提供牵引动力并且能够以再生制动模式操作。行车制动由联接于驱动轮(94)的气动行车制动器(104)所提供。使用操作者控制的制动器促动装置(26)来常规地启动制动。压力调节器(82)放置在气压制动器致动管线(19d)中，该管线从操作者控制的制动器促动装置(26)联接于用于驱动轮(94)的气动行车制动器(104)。压力调节器(82)在制动过程中初始闭合，防止行车致动器的操作到达混合驱动系统的能力极限，以吸收再生制动的扭矩。当到达混合驱动系统的扭矩极限时，调节器(82)逐渐地打开致动管线(19d)，以使行车制动器能补充混合驱动系统。在丧失牵引力的情形中，再生致动不连续以避免干扰车辆行车制动器的防抱死制动的操作。

Description

用于中型或重型卡车的优化再生制动的行车制动控制系统
技术领域
本发明涉及电动车辆的制动系统控制，更具体地涉及在车辆包括再生制动能力和传统行车制动器的情形下对制动的控制。
背景技术
各种类型的混合电动机通过使用再生制动来获得更高的运行效率和延展运行范围。在再生制动过程中，车辆动能被捕获并转换成可储存的形式。例如，电能可存储在电容器中或者经受转换以转换成化学势能并存储在电池或电容器中，或者可通过对流体进行压缩来机械地存储电能。之后，所存储的能量可用于驱动车辆。在电功率的情形中，该电功率可作为电应用于牵引电动机，且在液压混合车辆上工作流体可在压力作用下应用于泵。再生制动能以与传统车辆上的传动系统中的发动机闸或减速器类似的方式操作，以补充或替代传统行车制动器的操作。用于再生所吸收的扭矩对驾驶员使用制动踏板所需的制动扭矩进行补充。由于不存在对制动踏板阻力的补偿，对于给定的制动踏板输出来说、这致使车辆更快地停止，并且使制动力朝驱动轴偏置。
在全混合车辆或电动车辆中，车辆的电力牵引电动机兼作为能够被车轮联接驱动的的发电机。在液压混合车辆上，泵可联接于传动系统。通常仅仅其中一些车轮是驱动的，因此当以其发生/存储模式进行操作时、能联接于电力牵引电动机/发电机或液压泵。因此，尽管制动力由于驱动轴接收行车制动扭矩和再生扭矩而朝驱动轴偏置，而非驱动轴仅仅接收行车制动扭矩，但在任一类型的车辆中，一部分制动扭矩会来自安装有非驱动轮的行车制动器。可考虑防抱死制动系统(ABS)，该防抱死制动系统分配制动力以保持制动稳定性。
美国专利第6454365号描述了一种制动力控制系统，该制动力控制系统用于包含车辆驱动轮所用的液压行车制动器和再生制动的车辆。第6454365号专利提供一种制动控制器，该制动控制器产生用于车辆前轮和后轮的目标制动力。首先，控制器使用再生制动，试图满足目标制动力水平。如果证明再生制动并不足以满足目标制动水平，则将摩擦行车制动操作添加于任何未能供给目标制动扭矩水平的车轮。
发明内容
本发明提供一种用于电动车辆的制动系统。多个车轮联接于电动机，该电动机提供用于推进车辆的牵引动力，以及用于使电动车辆缓速或停止的再生制动。气动行车制动器也联接于驱动轮，以使电动车辆缓速或停止。操作者控制的制动器促动装置将来自压缩空气源的空气连接于气压制动器制动管线，以气动地致动用于驱动轮的行车制动器。压力调节器设置在气动制动器致动管线中。设有制动器控制器，该制动器控制器响应于操作者控制的制动器促动装置的操作，用以关闭气压制动器致动管线中的压力调节器，直到电动机在再生制动模式操作中的扭矩极限为止。还可设有防抱死制动系统控制器，该防抱死制动系统控制器响应于由于过度关闭气压制动器致动管线中的压力调节器而产生受限牵引力的指示，以打开压力调节器并使混合驱动系统的再生操作停止。通过将压力传感器结合到驱动轮的行车制动器的气压致动管线中来实现控制功能。这里压力传感器定位在管线的压力调节器的上游和下游。上游的传感器信号指示制动器促动装置致动的发生。下游的传感器确认压力调节器的操作。
在下面的书面描述中，附加的效果、特征和优点将会变得显而易见。
附图说明
参照下面结合附图对示例性实施例所进行的详细描述，将最佳地理解本发明的较佳使用模式、其它目的以及优点，在附图中：
图1是示意地说明用于实施本发明一实施例的修改的制动回路。
图2是示意地说明本发明替代实施例的制动回路。
具体实施方式
现在参见附图并具体参见图1，示出用于中型车辆或重型车辆的制动系统10。制动系统10示作构造成用于具有前轴和后轴(并未示出轴线)的车辆，但仍可应用于其它构造，例如具有升力轴的车辆和具有驱动轮和非驱动轮的其它轴组合的车辆。与前轴和后轴相关联的是单独的、安装于车轮的气动行车制动器104。后轮94具有制动组件106，该制动组件除了行车制动器104以外包括驻车制动器腔室或弹簧制动器腔室105，而前轮92并不包括驻车制动器。此外，后轮94由车辆驱动链96连接于诸如电力牵引电动机或较佳的液压驱动系统90之类的混合驱动系统，该混合驱动系统可再生地运行以供给制动扭矩。后轮94的制动组件106提供行车制动和驻车制动。在所示的构造中，后轮94是驱动的，而前轮92是非驱动的。
为了完整描述气压制动器致动系统，在此对驻车制动器的功能进行描述。通过使行车制动器腔室104和弹簧制动器腔室105分别具有单独的空气端口111a和111b来实现对后轮制动组件106的不同的驻车和行车制动功能的控制。行车制动空气端口111a使空气能被引导至行车制动器腔室104，以使制动器衬块(未示出)运动，从而使后轮停止。驻车制动端口111b使空气能被引导至弹簧制动器腔室105，以反向地作用于内部弹簧，该弹簧通常驱使应用制动器衬块。当驻车制动器脱开时，压缩空气使驻车制动器保持断开，且允许后轮94自由运动。空气沿空气管线19h从推挽式双止回阀(PPDC)29和弹簧制动器调制阀30输送至快速释放阀(QRV)31，以输送至驻车制动器腔室105。来自主储罐20的空气沿空气管线19m从继动阀430供给至弹簧制动器调制阀30，且来自次储罐21的空气沿空气管线19f从脚致动双阀26供给至弹簧制动器调制阀30。驻车制动系统使用备用的压缩空气源(主压缩空气储罐20和次压缩空气储罐21)，以避免驻车制动系统在一个压缩空气源失效时的无意配合。空气管线19f和19g通过双阀26将来自主储罐20和次储罐21的空气供给至推挽式双止回阀(PPDC)29。
制动系统10中的气动部件供给有压缩自空气压缩机22的空气。空气压缩机22通过空气干燥机23经由空气管线19a将空气供给至干燥罐24。干燥罐24用作即用于主空气储罐20又用于次空气储罐21的供给容器，而主空气储罐20和次空气储罐21还为行车和驻车制动系统供给空气。空气管线19b和19c分别将空气从干燥罐24输送至主储罐20和次储罐21。止回阀25包含在空气管线19b和19c中，使得空气仅能从干燥罐24流出而无法流回到干燥罐中。
主空气储罐20和次空气储罐21是为制动系统10供给压缩空气的直接源头。主空气储罐20供给用于后轮94行车制动的空气，而次空气储罐21供给用于前轮92行车制动的空气。由于独立的空气源用于后轮94和前轮92的行车制动，因而该行车制动系统被认为是冗余的。在压下脚踏板26a的条件下，经由空气管线19d通过脚致动双阀26从主空气储罐20中发送出空气。在防抱死制动系统(ABS)上装备车辆快速释放阀31(QRV)仅仅用于后部驻车制动功能。ABS调制器91执行用于行车制动的QRV功能，并包括在空气管线19j和19e中，这些空气管线19j和19e将空气供给至制动组件104。对于后部制动器来说，从主储罐20到后轮94的制动组件104的空气管线19j包括继动阀430，该继动阀430根据用于将空气供给至后轮行车制动器104的气动信号、由沿空气管线19d输送自脚踏板26的空气所致动。来自次空气储罐21的空气在按下脚踏板26a的条件下、经由空气管线19e通过双阀26连接于用于前轮92行车制动的行车制动器104。在本领域已知ABS调制器91的操作。ABS调制器91操作，以对输送至行车制动器104的空气压力进行调制，以将制动扭矩分配于最能吸收制动扭矩的车轮。
在所示的制动系统10中，后轮94是驱动的，而前轮92是非驱动的。用于后轮94的一个牵引动力源是混合驱动系统，较佳的是液压系统90，且该混合驱动系统由驱动管线96机械地连接于后轮。在制动过程中，液压驱动系统90就象由车轮94所转动的泵那样进行操作。在电力牵引电动机系统中，电动机如同发电机那样操作。因此，由应用于后轮94的再生制动来补充行车制动。在制动系统10的正常操作过程中，后轮94的制动扭矩应由混合(液压)驱动系统90所供给，而非行车制动器104，以尽可能多地重新捕获车辆动能来作为势能。
在紧急制动的过程中，尤其是在ABS操作开始起作用的情形下，影响车辆控制的因素和用于停止车辆的需要出现，这会减轻对于再生制动的使用。对制动系统10进行修改，以执行对行车制动操作和再生制动的控制，从而更好地满足这些可能相冲突的技术要求。将脚致动双阀26连接于继动阀430的空气管线19d(即，将气动信号从脚控制阀发送至继动阀的空气管线，该气动信号用于对从主储罐20通过继动阀到后部行车制动器104的压力施加进行控制)修改成包括两个压力传感器、即主传感器80和反馈传感器84，并且带有中间的压力调节器82。压力传感器80、84定位在空气管线19d中，主传感器80定位在压力调节器82上游，而反馈传感器84定位在压力调节器82下游。压力传感器80、84将压力读数报送至混合制动控制器86，可从该混合制动控制器86中确定横贯调制器82的压力差。此外，压力传感器80将空气管线19d中的压力读数报送至混合控制器88。将来自混合制动控制器86的控制信号应用于调制器82。
混合驱动系统90在混合控制器88的控制下，该混合控制器88可根据驱动系统的类型(例如，液压、电力)来将混合驱动系统90设定为再生模式，以作为泵或发电机进行操作。液压驱动系统如同泵那样操作，以使输送通过具体体现为蓄电池的能量储存装置76的液压流体上的压力增大。此种构造的细节超出本发明的范围。
混合控制器88通过各种数据网络系统中的一种与混合制动控制器86和ABS控制器74进行通信。混合控制器88可将驱动系统90在再生制动过程中所吸收的扭矩量报送至混合制动控制器86。混合制动控制器86将该扭矩量与由压力传感器80所指示的制动所需求的数值进行比较。在正常的操作中，混合制动控制器86使用由传感器80所检测出的制动需求压力，以向驱动系统90要求再生制动，直至驱动系统再生制动容量的扭矩极限。前部行车制动104不受影响并且正常地操作。一旦到达驱动系统90的扭矩极限，则混合制动控制器对压力调节器82进行调整，以致动后轮94的行车制动104来补充电动机90的制动。
在ABS活动过程中，通常取消驱动系统90的再生制动功能，且混合制动控制器86指示允许由打开的调制器82沿空气管线19d进行正常的行车制动操作。ABS控制器74连接于混合控制器88和混合制动控制器86，以允许合适指令的通信。ABS控制器74还对ABS调制器91与车辆中装备有行车制动的每个车轮的行车制动104相关联的调制进行控制。ABS对于制动的控制仅仅提供到行车制动104上。目的是使ABS操作不受由本发明引入的对制动系统的调制影响。在ABS活动过程中，调节器82打开。为了确认气压制动系统惯常地进行操作、也就是如同不可利用任何再生制动那样，则空气管线19d中的反馈压力传感器(传感器84)应将反馈指令提供给混合制动器控制器86：空气管线19d中紧随调节器82的压力与由传感器80所测出的在调节器82之前的压力紧密匹配。
图2示出本发明应用于具有升力轴114的6×4卡车的实施例。与用于升力轴114的车轮相关联的行车制动器104并不具有相关联的驻车制动器腔室。此外，升力轴是非驱动轴，这意味着不会从升力轴产生再生制动。行车制动器104由从ABS控制模块74到继动阀530的信号所致动。局部的辅助空气储罐110将空气供给至继动阀530，以使用于升力轴车轮的行车制动器104操作。并不直接提供升力轴制动器的ABS模块。在ABS运行过程中，升力轴114的制动器可轻微制动或完全不制动。
当车辆操作者致动制动器踏板26时，电子控制的空气压力调节器82(位于主压力传感器80和反馈压力传感器84之间)对主空气压力信号线中的压力进行控制。当车辆操作者并不需要施加行车制动时，该调节器完全打开(正常打开)。若调节器丧失动力或控制信号，这仍可满足正常的行车制动功能。该混合制动器控制器确定主行车制动器继动阀需要多少空气压力来充分地补充混合液压再生制动扭矩，直至车辆操作者要求的水平。这将控制信号发送给电子控制的空气压力调节器，并监测来自第二压力传感器的信号，以确保主行车制动器继动阀具有合适的信号线空气压力。在ABS起作用和其它优选制动过程中，混合制动器控制器86的控制信号无效(电子控制器的空气压力调节器使完整的信号线压力能无阻碍地通过)。在这些状况下，完整的行车制动能力可维持并且不中断。当停用ABS系统时，该控制器也无效。由于减小或消除行车制动器在车轴上、将扭矩提供给混合液压驱动系统的使用，因而本发明提高再生制动的效能。再生效能的提高会更易于实现受助于混合液压驱动系统的液力发动，由此减小燃油消耗。这会显著有益于具有频繁启动和停止的驱动状况的行业。
尽管本发明仅以一些可能形式来进行描述，但并不因此受限制，而是可不脱离本发明的精神和范围作出各种改变和修改。

Claims (13)

1.一种用于电动车辆的制动系统，包括：
多个驱动轮；
驱动系统，所述驱动系统联接于所述驱动轮，用于为所述驱动轮提供牵引动力，并且在所述电动车辆的降速或停止过程中、为所述驱动轮提供再生制动模式；
气动行车制动器，所述气动行车制动器联接于所述驱动轮；
操作者控制的制动器促动装置；
气压制动器致动管线，所述管线从所述操作者控制的制动器促动装置联接于用于所述驱动轮的所述气动行车致动器；
压力调节器，所述压力调节器位于所述气压制动器致动管线中；以及
制动器控制器，所述制动器控制器响应于所述操作者控制的制动器促动装置要求制动的操作，用以关闭所述气压制动器致动管线中的压力调节器，直到所述驱动系统在再生制动模式操作时的扭矩极限为止，此后逐渐地打开所述压力调节器以满足附加的制动需求。
2.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统还包括：
主压力传感器，所述主压力传感器在所述压力调节器上游位于所述气压制动器致动管线中，并且指示来自操作者在使用所述操作者控制制动器促动装置时的制动需求；
反馈压力传感器，所述反馈压力传感器在所述压力调节器下游位于所述气压制动器致动管线中；以及
连接所述主压力传感器和所述反馈压力传感器，以将压力测量信号提供给所述制动器控制器。
3.如权利要求2所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统还包括：
多个非驱动轮；以及
气动行车制动器，所述气动行车制动器用于所述多个非驱动轮。
4.如权利要求3所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统还包括：
所述非驱动轮中的至少一些非驱动轮安装于升力轴。
5.如权利要求3所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统还包括：
所述电动车辆是混合车辆。
6.如权利要求3所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统还包括：
所述压力调节器具有默认打开位置。
7.一种用于混合车辆的控制系统，包括：
行车和再生制动器，所述行车和再生制动器用于多个车轮，且所述再生制动器具有扭矩极限上限；
气动系统，所述气动系统用于所述行车制动器并包括操作者控制的制动器促动装置和用于所述行车制动器的气动致动管线；以及
压力调节器，所述压力调节器位于气压制动器致动管线中，所述气压制动器致动管线从所述操作者控制的制动器促动装置联接于用于具有再生致动器的车轮的气动行车制动器，所述压力调节器首先响应于由操作者起始的制动需求而关闭，并且保持关闭直到到达所述再生制动的扭矩极限上限为止，且响应于此逐渐地打开所述压力调节器，以致动所述行车制动器来补充所述再生制动器。
8.如权利要求7所述的用于混合车辆的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
防抱死制动系统控制器，所述防抱死制动系统控制器用于检测牵引力丧失的情况，且丧失防抱死制动系统控制器提供指示所述牵引力丧失的信号；以及
制动器控制器，所述制动器控制器响应于牵引力丧失信号，以使所述再生制动器失效并使所述压力调节器打开。
9.如权利要求8所述的用于混合车辆的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
所述制动器控制器提供用于所述压力调节器的控制；以及
压力传感器，所述压力传感器在所述气压制动器致动管线中位于所述压力调节器的上游和下游，且所述压力传感器连接于用于所述压力调节器的控制器。
10.如权利要求9所述的用于混合车辆的控制系统，其特征在于，所述再生制动器是以泵模式进行操作的液压电动机。
11.如权利要求10所述的用于混合车辆的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
不具有再生制动器的车轮的行车制动器。
12.如权利要求11所述的用于混合车辆的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
多个压力调制器，所述多个压力调制器连接于用于行车制动器的气动管线；以及
防抱死制动器控制器，所述防抱死制动器控制器用于在打滑过程中控制所述调制器，并且用于使所述再生制动器的操作失效。
13.如权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
所述压力调节器具有默认打开位置。
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