CN102745183A - 一种能量回馈主动控制式气压制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，涉及一种电动汽车能量回馈的气压制动系统，属于电动汽车领域。本发明包括高压气压产生模块、气压主动控制模块、ABS模块。高压气体产生模块用于产生一定压力下的整车用高压气体。气压主动控制模块包括踏板位移传感器、制动踏板、制动阀、制动控制器、前桥双控比例继动阀、后桥双控比例继动阀。本发明可以实现制动力的理想分配和能量回收率的最大化。本发明通过引入双控比例继动阀实现前后轴制动力和驱动轴电机制动力和机械制动力主动实时精确分配。同时也可保证在双控比例继动阀电控部分失效时，启动常规制动方式，保证制动安全。本发明的应用对象是具有气压制动系统的电动车辆。

Description

一种能量回馈主动控制式气压制动系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车能量回馈的气压制动系统，特别涉及一种电动商用车辆使用的气压制动系统，属于电动汽车领域。本发明的应用对象是具有气压制动系统的电动车辆。

背景技术

电动汽车作为缓解能源短缺和环境污染的重要手段越来越受到重视，而续驶里程较短一直是电动汽车发展的瓶颈。电动商用车(电动公交车、电动环卫车、电动洒水车)在城市行驶工况下，由于交通拥挤、车速不高、经常反复起动/停止，造成了牵引能量大部分在制动过程中以摩擦产生的热能形式消耗掉。如果通过能量回馈将这部分能量有效回收，对于延长电动汽车续驶里程有着重要意义。

电动汽车的制动系统需兼顾制动稳定性和能量回收率两个方面，需在保证制动稳定性的前提下，尽可能多的回收能量。能量回馈又称再生制动，再生制动的关键问题是在于后轴制动力和驱动轴电机制动力和机械制动力的分配、气压制动力的控制以及再生制动系统与ABS防抱死系统(Anti-locked BrakingSystem)的协调工作。

目前大部分电动汽车气压制动力不可控，所以再生制动采用并行再生制动控制策略，制动时只有驱动轮上附加有电机制动力，并且开发时将前后轮气压制动力比值设定为一定值，无法分别控制，当驱动轮上附加上电机制动力后容易造成制动力过大，影响制动性能，且制动能量回收也不充分，效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一套能量回馈主动控制气压制动系统，通过引入双控比例继动阀实现前后轴制动力和驱动轴电机制动力和机械制动力主动实时精确分配。同时也可保证在双控比例继动阀电控部分失效时，启动常规制动方式，保证制动安全。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的一种能量回馈主动控制式气压制动系统包括三大模块：高压气压产生模块、气压主动控制模块、ABS模块。

其中高压气体产生模块用于产生一定压力下的整车用高压气体，所述的一定压力是指压力范围在0.7MPa—1.1MPa之间。高压气体产生模块包括空气压缩机、储气罐、四回路保护阀、气囊用储气筒、驻车储气筒、前桥储气筒、后桥储气筒。空气压缩机与储气2的输入口相连，储气罐的输出口连接四回路保护阀的输入口，四回路保护阀的输出口分别连接气囊用储气筒、驻车储气筒、前桥储气筒、后桥储气筒的输入口。高压气体产生模块的工作过程为，汽车正常运行过程中，空气压缩机会压缩空气，并将压缩空气通过储气罐传至四回路保护阀中，然后进入到气囊用储气筒、驻车储气筒、前桥储气筒、后桥储气筒。

气压主动控制模块包括踏板位移传感器、制动踏板、制动阀、制动控制器、前桥双控比例继动阀、后桥双控比例继动阀。

所述的制动阀开有用于前桥气体流动的上腔和后桥气体流动的下腔。上腔和下腔各有一个输入口和输出口。

所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统的再生制动控制策略可以采用理想制动力分配策略或最大能量回收率控制策略，分别可以实现制动力的理想分配和能量回收率的最大化。所述的再生制动控制策略是通过制动控制器实现的。所述的制动控制器包括统初始化模块、主控制模块、数据采集、数据处理模块、驾驶员制动行为识别模块、制动力需求模块、制动力分配决策模块、车辆状态识别模块、ABS系统协调控制模块、执行机构动作模块、故障诊断模块、通讯模块。其中，数据采集模块，数据处理模块用于采集和处理制动踏板位移传感器和双控比例继动阀中内置的气压传感器的信号。驾驶员制动行为识别模块根据制动踏板的位移和速度判断出当前的制动强度。制动力需求计算模块根据制动强度计算出当前制动力的总体需求；车辆状态识别模块从CAN总线读取车辆和电机、电池的当前信息。电机制动力计算模块根据车辆状态识别模块的信息(车速、电机转速、档位、电池电压、SOC等)，计算出当前电机可以提供的制动力。制动力分配决策模块是制动控制器的核心模块，将决定前后轴制动力和驱动轴电机制动力和气压制动力的实时分配，预先设定的理想制动力分配控制策略或者最佳能量回收控制策略的程序将会嵌入到制动力分配决策模块当中，根据制动强度、车速、电池SOC三个限制因素决定当前制动力的分配，当满足制动强度大于0.8或者车速小于10km/h或者SOC大于0.9时三个条件之一时，将切断电机制动，只执行气压制动；当制动强度大于0.1而小于0.8并且车速大于10km/h、SOC小于0.9时，将同时启用气压制动和电机制动；当制动强度小于0.1，车速大于10km/h、SOC小于0.9时，只启用电机制动。ABS系统协调控制模块在ABS系统起作用的条件下(制动强度大于0.8且车速大于30km/h)启用，并协调控制制动控制器与ABS控制器，主要作用是协调两者，不发生指令冲突。系统参数标定模块用于制动力需求计算模块、制动力分配决策模块相关计算的整车及制动系统、电机、电池等相关零部件的参数标定。执行机构动作模块用于根据制动力分配决策模块和ABS系统协调控制模块的决策结果，发出指令直接控制制动系统的相关电控执行元件—ABS阀体和双控比例继动阀。故障诊断模块和实时监测模块用于实时监测制动系统的信息，尤其是双控比例继动阀的工作状态，一旦双控比例继动阀的电控部分失效，立即启动常规制动系统，并在车载仪表上显示出相关信息，提示驾驶员注意已经出现故障，但此时并不影响行车安全。

所述的制动控制器各模块信息流动过程为：制动控制器通过CAN总线从整车控制器读取相应的各个信号，包括电池电压、SOC，电机转速、效率，变速箱的档位，车轮转速等信号，并将信号送至制动控制器中各相应的模块进行计算，最后对右前轮ABS阀体、左前轮ABS阀体、左后轮ABS阀体、右后轮ABS阀体、前桥双控比例继动阀和后桥双控比例继动阀发出控制信号。

目前气压制动系统上还没应用双控比例继动阀，所述的双控比例继动阀定义如下，双控是指可以通过电控和气控两种方式调节出口的气体压力，正常工作为电控，出口压力建立延迟小，压力调节精度高，可以达到主动控制出口压力建立的目的，当电控部分失效，气控部分发挥作用，启动常规制动。本发明通过电控和气控两种方式调节出口的气体压力是通过前桥双控比例继动阀和后桥双控比例继动阀实现的，前桥双控比例继动阀用于调节前桥双控比例继动阀的出口压力，后桥双控比例继动阀用于调节后桥双控比例继动阀的出口压力。前桥双控比例继动阀和后桥双控比例继动阀结构连接关系相同，所述的前桥双控比例继动阀和后桥双控比例继动阀选用双控比例继动阀。所述的双控比例继动阀包括出气口、双控比例继动阀阀体、电信号、电控比例阀、低压进气口、高压进气口、继动阀、气压传感器。所述的电控比例阀上开有用于低压气体通过的上腔和用于高压气体通过的下腔。所述的继动阀开有三个输入口，第一输入口用于连接电控比例阀的上腔，第二输入口用于连接电控比例阀的下腔，第三输入口用于连接高压进气口。低压进气口与电控比例阀上腔的输入口相连，电控比例阀上腔的输出口连接继动阀的第一输入口，高压进气口与电控比例阀下腔的第二输入口相连，电控比例阀下腔的输出口连接继动阀的第三输入口，高压进气口与继动阀的输入口相连，继动阀的输出口连接出气口。气压传感器在连接继动阀的输出口与出气口的管路上。所述的电信号用于输出气压传感器的信号和输入电控比例阀的控制信号。

气压主动控制模块各零部件的连接如下：前桥储气筒的输出口连接制动阀上腔的输入口，制动阀上腔的输出口连接前桥双控比例继动阀的低压进气口，前桥储气筒输出口也直接连接前桥双控比例继动阀的高压进气口。后桥储气筒的输出口连接制动阀下腔的输入口，制动阀下腔的输出口连接后桥双控比例继动阀的低压进气口，后桥储气筒输出口也直接连接后桥双控比例继动阀的高压进气口。制动踏连接制动阀。踏板位移传感器位于制动踏板上。制动控制器用于接收踏板位移传感器的信号和发送前桥双控比例继动阀、后桥双控比例继动阀的控制信号。

气压主动控制模块的工作过程为：制动阀调定后的低压气体通过低压进气口进入双控比例继动阀阀体，前桥储气筒、后桥储气筒的高压气体通过高压进气口进入双控比例继动阀阀体，制动控制器通过电信号接收气压传感器的气压信号，并对电控比例阀的阀芯位移进行控制，高压气源经过继动阀，通过出气口输出。当电控信号正常工作(没有失效)时，高压气体和调定后的低压气体均进入双控比例继动阀，此时制动控制器通过发出电信号控制电控比例阀阀芯的位移，这样低压气体进入继动阀的管路被切断，而高压气源进入通过电控比例阀进入继动阀，推动继动阀的活塞下移，打开通路，使得高压气体可以经过继动阀，通过出气口输出；当电信号失效时，将启动常规制动，其中电控比例阀回归原位初始状态，这种情况下，低压气体通过电控比例阀进入继动阀的通道被打开，而高压气源通过电控比例阀进入到继动阀的通道被切断，这样通过调定后的低压气体推动继动阀的活塞移动，高压气体可以经过继动阀，通过出气口输出。如此作用，完成电控和气控两种方式调节出口的气体压力。

ABS模块包括ABS控制器、右前轮ABS阀体、左前轮ABS阀体、左后轮ABS阀体、右后轮ABS阀体、右前轮轮速传感器、左前轮轮速传感器、左后轮轮速传感器、右后轮轮速传感器。

所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统与车辆的电池及电池管理系统、电机控制器、电机、变速箱、主减速器的连接关系为电池及电池管理系统连接电机控制器和电机，电机的输出轴连接变速箱的输入轴，变速箱的输出轴连接主减速器。实现能量回馈的工作过程为：再生制动时电机进入发电状态，电能进入到电池中储存，电机提供的制动力经主减速器最终传递到车轮上。

有益效果

1、本发明通过将双控比例继动阀引入到能量回馈制动系统当中，实现了气压制动力的主动实时精确可调控制。同时因为电控调节气体压力，使得压力建立迅速，减少压力建立迟滞带来的制动危险。

2、本发明中的制动控制策略可以容易的实现理想制动力分配策略和最大回收率控制策略，根据实际情况选取合适的策略，可以在保证制动稳定性的前提下，最大限度的回收能量，提高电动汽车的续驶里程。

3、本发明的系统在电控部分失效的情况下，可以显示在仪表上，便于驾驶员做出决策。同时气控部分将启动常规制动，保证制动安全性，相当于双重保护。

4、本发明制动控制器中嵌入ABS系统协调控制模块，与ABS控制器协调起作用，保证抱死情况下车辆的制动稳定性。

5、本发明在传统的电动商用车的制动系统上的改造不大，改造成本和实现难度较低，利于实现产业化。

附图说明

图1为本发明的一种能量回馈主动控制式气压制动系统的结构示意图；

图2为本发明的双控比例继动阀的结构示意图；

图3为本发明的制动控制器各模块组成关系示意图；

图4为本发明的制动控制器各模块信息流动示意图。

图1中：1—空气压缩机，2—储气罐，3—气囊用储气筒，4—四回路保护阀，5—驻车继动阀，6—驻车手柄，7—驻车储气筒，8—前桥储气筒，9—后桥储气筒，10—踏板位移传感器，11—制动踏板，12—制动阀，13—制动控制器，14—前桥双控比例继动阀，15—右前轮轮速传感器，16—右前轮制动气室，17—右前轮ABS阀体，18—前桥三通阀，19—左前轮ABS阀体，20—左前轮制动气室，21—左前轮轮速传感器，22—ABS控制器，23—电池及电池管理系统，24—电机控制器，25—电机，26—变速箱，27左后轮轮速传感器，28—左后轮ABS阀体，29—左后轮制动气室，30—主减速器，31—后桥三通阀，32—右后轮制动气室，33—右后轮ABS阀体，34—右后轮轮速传感器，35—后桥双控比例继动阀，44—高压气体产生模块，45—气压主动控制模块，46-ABS模块。

图2中：36—双控比例继动阀出气口，37—双控比例继动阀阀体，38—电信号，39—双控比例继动阀中的电控比例阀，40—低压进气口，41—高压进气口，42双控比例继动阀中的继动阀，43—气压传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例的一种能量回馈主动控制式气压制动系统包括三大模块：高压气压产生模块44、气压主动控制模块45、ABS模块46。

其中高压气体产生模块44用于产生一定压力下的整车用高压气体，所述的一定压力是指压力范围在0.7MPa—1.1MPa之间。高压气体产生模块44包括空气压缩机1、储气罐2、四回路保护阀4、气囊用储气筒3、驻车储气筒7、前桥储气筒8、后桥储气筒9。空气压缩机1与储气罐2的输入口相连，储气罐2的输出口连接四回路保护阀4的输入口，四回路保护阀4的输出口分别连接气囊用储气筒3、驻车储气筒7、前桥储气筒8、后桥储气筒9的输入口。高压气体产生模块44的工作过程为，汽车正常运行过程中，空气压缩机1会压缩空气，并将压缩空气通过储气罐2传至四回路保护阀4中，然后进入到气囊用储气筒3、驻车储气筒7、前桥储气筒8、后桥储气筒9。

气压主动控制模块45包括踏板位移传感器10、制动踏板11、制动阀12、制动控制器13、前桥双控比例继动阀14、后桥双控比例继动阀35。

所述的制动阀12开有用于前桥气体流动的上腔和后桥气体流动的下腔。上腔和下腔各有一个输入口和输出口。

所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统的再生制动控制策略可以采用理想制动力分配策略或最大能量回收率控制策略，分别可以实现制动力的理想分配和能量回收率的最大化。如图3所示，所述的再生制动控制策略是通过制动控制器13实现的。所述的制动控制器13包括统初始化模块、主控制模块、数据采集、数据处理模块、驾驶员制动行为识别模块、制动力需求模块、制动力分配决策模块、车辆状态识别模块、ABS系统协调控制模块、执行机构动作模块、故障诊断模块、通讯模块。其中，数据采集模块，数据处理模块用于采集和处理制动踏板位移传感器和双控比例继动阀中内置的气压传感器的信号。驾驶员制动行为识别模块根据制动踏板的位移和速度判断出当前的制动强度。制动力需求计算模块根据制动强度计算出当前制动力的总体需求；车辆状态识别模块从CAN总线读取车辆和电机、电池的当前信息。电机制动力计算模块根据车辆状态识别模块的信息(车速、电机转速、档位、电池电压、SOC等)，计算出当前电机可以提供的制动力。制动力分配决策模块是制动控制器的核心模块，将决定前后轴制动力和驱动轴电机制动力和气压制动力的实时分配，预先设定的理想制动力分配控制策略或者最佳能量回收控制策略的程序将会嵌入到制动力分配决策模块当中，根据制动强度、车速、电池SOC三个限制因素决定当前制动力的分配，当满足制动强度大于0.8或者车速小于10km/h或者SOC大于0.9时三个条件之一时，将切断电机制动，只执行气压制动；当制动强度大于0.1而小于0.8并且车速大于10km/h、SOC小于0.9时，将同时启用气压制动和电机制动；当制动强度小于0.1，车速大于10km/h、SOC小于0.9时，只启用电机制动。ABS系统协调控制模块在ABS系统起作用的条件下(制动强度大于0.8且车速大于30km/h)启用，并协调控制制动控制器与ABS控制器，主要作用是协调两者，不发生指令冲突。系统参数标定模块用于制动力需求计算模块、制动力分配决策模块相关计算的整车及制动系统、电机、电池等相关零部件的参数标定。执行机构动作模块用于根据制动力分配决策模块和ABS系统协调控制模块的决策结果，发出指令直接控制制动系统的相关电控执行元件—ABS阀体和双控比例继动阀。故障诊断模块和实时监测模块用于实时监测制动系统的信息，尤其是双控比例继动阀的工作状态，一旦双控比例继动阀的电控部分失效，立即启动常规制动系统，并在车载仪表上显示出相关信息，提示驾驶员注意已经出现故障，但此时并不影响行车安全。

如图4所示，所述的制动控制器13各模块信息流动过程为：制动控制器通过CAN总线从整车控制器读取相应的各个信号，包括电池电压、SOC，电机转速、效率，变速箱的档位，车轮转速等信号，并将信号送至制动控制器13中各相应的模块进行计算，最后对右前轮ABS阀体17、左前轮ABS阀体19、左后轮ABS阀体28、右后轮ABS阀体33、前桥双控比例继动阀14和后桥双控比例继动阀35发出控制信号。

目前气压制动系统上还没应用双控比例继动阀，所述的双控比例继动阀定义如下，双控是指可以通过电控和气控两种方式调节出口的气体压力，正常工作为电控，出口压力建立延迟小，压力调节精度高，可以达到主动控制出口压力建立的目的，当电控部分失效，气控部分发挥作用，启动常规制动。本发明通过电控和气控两种方式调节出口的气体压力是通过前桥双控比例继动阀14和后桥双控比例继动阀35实现的，前桥双控比例继动阀14用于调节前桥双控比例继动阀14的出口压力，后桥双控比例继动阀35用于调节后桥双控比例继动阀35的出口压力，前桥双控比例继动阀14和后桥双控比例继动阀35结构连接关系相同，所述的前桥双控比例继动阀14和后桥双控比例继动阀35选用双控比例继动阀。如图2所示，所述的双控比例继动阀包括出气口36、双控比例继动阀阀体37、电信号38、电控比例阀39、低压进气口40、高压进气口41、继动阀42、气压传感器43。所述的电控比例阀39上开有用于低压气体通过的上腔和用于高压气体通过的下腔。所述的继动阀42开有三个输入口，第一输入口用于连接电控比例阀39的上腔，第二输入口用于连接电控比例阀39的下腔，第三输入口用于连接高压进气口41。低压进气口40与电控比例阀39上腔的输入口相连，电控比例阀39上腔的输出口连接继动阀42的第一输入口，高压进气口41与电控比例阀39下腔的第二输入口相连，电控比例阀39下腔的输出口连接继动阀42的第三输入口，高压进气口41与继动阀42的输入口相连，继动阀42的输出口连接出气口36。气压传感器43在连接继动阀42的输出口与出气口36的管路上。所述的电信号用于输出气压传感器43的信号和输入电控比例阀39的控制信号。

气压主动控制模块45各零部件的连接如下：前桥储气筒8的输出口连接制动阀12上腔的输入口，制动阀12上腔的输出口连接前桥双控比例继动阀14的低压进气口40，前桥储气筒8输出口也直接连接前桥双控比例继动阀14的高压进气口41。后桥储气筒9的输出口连接制动阀12下腔的输入口，制动阀12下腔的输出口连接后桥双控比例继动阀35的低压进气口40，后桥储气筒9输出口也直接连接后桥双控比例继动阀35的高压进气口41。制动踏板11连接制动阀12。踏板位移传感器10位于制动踏板11上。制动控制器13用于接收踏板位移传感器10的信号和发送前桥双控比例继动阀14、后桥双控比例继动阀35的控制信号。

气压主动控制模块45的工作过程为：制动阀12调定后的低压气体通过低压进气口40进入双控比例继动阀阀体37，前桥储气筒8、后桥储气筒9的高压气体通过高压进气口41进入双控比例继动阀阀体37，制动控制器通过电信号38接收气压传感器43的气压信号，并对电控比例阀39的阀芯位移进行控制，高压气源经过继动阀42，通过出气口36输出。当电控信号正常工作(没有失效)时，高压气体和调定后的低压气体均进入双控比例继动阀35，此时制动控制器13通过发出电信号控制电控比例阀39阀芯的位移，这样低压气体进入继动阀42的管路被切断，而高压气源进入通过电控比例阀39进入继动阀42，推动继动阀的活塞下移，打开通路，使得高压气体可以经过继动阀42，通过出气口36输出；当电信号失效时，将启动常规制动，其中电控比例阀39回归原位初始状态，这种情况下，低压气体通过电控比例阀39进入继动阀42的通道被打开，而高压气源通过电控比例阀39进入到继动阀42的通道被切断，这样通过调定后的低压气体推动继动阀42的活塞移动，高压气体可以经过继动阀42，通过出气口36输出。如此作用，完成电控和气控两种方式调节出口的气体压力。

ABS模块46包括ABS控制器22、右前轮ABS阀体17、左前轮ABS阀体19、左后轮ABS阀体28、右后轮ABS阀体33、右前轮轮速传感器15、左前轮轮速传感器21、左后轮轮速传感器27、右后轮轮速传感器34。

所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统与车辆的电池及电池管理系统23、电机控制器24、电机25、变速箱26、主减速器30的连接关系为电池及电池管理系统23连接电机控制器24和电机25，电机25的输出轴连接变速箱26的输入轴，变速箱26的输出轴连接主减速器30。实现能量回馈的工作过程为：再生制动时电机25进入发电状态，电能进入到电池23中储存，电机25提供的制动力经主减速器30最终传递到车轮上。

本实施例的一种能量回馈制动控制式气压制动系统，应用于电动商用车辆时，实现电动商用车辆制动能量回馈的工作方式如下：

汽车正常运行过程中，空气压缩机1会压缩空气，并将压缩空气通过储气罐2传至四回路保护阀4中，然后进入到气囊用储气筒3、驻车储气筒7、前桥储气筒8、后桥储气筒9中的压缩空气压力保持在一个恒定的压力范围之内。同时制动控制器13中的整车状态识别模块通过CAN总线获取相关的信号：电池电压、SOC，电机转速、效率，变速箱的档位，车轮转速等。

当踩下制动踏板11时，踏板位移传感器10将制动踏板的位移信号传至制动控制器13，制动控制器13中的驾驶员行为识别模块会计算出制动踏板的位移和速度，并判断出当前的制动强度，制动力需求计算模块会根据制动踏板的位移计算出整车当前状态下总体前后制动力的需求。

同时制动控制器13中的电机制动力计算模块，根据整车状态识别模块的信息，计算出当前状态下电机可以提供的制动力。制动力分配决策模块分配前后轴制动力和后轴气压制动力与电机制动力。

踩下制动踏板11的同时，制动阀12被打开，制动阀12的阀芯会随着制动踏板11被踩下的角度而变化，因此制动阀上腔和下腔的出口压力随着踏板位移的变化而变化，压缩空气沿着上腔和下腔的出口通过气压管路进入到前双控比例继动阀14和后双控比例继动阀35，同时前桥储气筒8、后桥储气筒9也分别连接双控比例继动阀。制动控制器13发出的指令经电路进入双控比例继动阀的电信号入口38，控制双控比例继动阀的出口气压。

当制动力分配决策模块根据判断，只启动电机制动时，制动控制器13发出指令到前双控比例继动阀14和后双控比例继动阀35中，双控比例继动阀会根据电信号调定出口压力为0，即进入ABS阀体的压力为0，双控比例继动阀之后的管路无压力，达到只启动电机制动的目的。此时电机25提供回馈制动力，同时带动电机25进入发电状态，电流进入到电池23中储存。

当制动力分配决策模块根据判断，同时启动电机制动和气压制动时，制动控制器13根据制动力分配决策模块分配出的需要提供的气压制动的大小，发出合适的指令到前桥双控比例继动阀14和后桥双控比例继动阀35中，双控比例继动阀中的电控比例阀的阀芯39产生合适的位移，调定双控比例继动阀的出口压力为经计算出的所需制动气压，达到气压制动的目的。

当ABS控制器22、制动力分配决策模块判断出车轮即将出现抱死的情况下，此时只启动气压制动，关闭电机制动。制动控制器13的ABS协调控制模块发出指令，启用ABS系统模式，两者协调作用，根据制动力分配决策模块分配出的需要提供的气压制动的大小，制动控制器13发出合适的指令到前双控比例继动阀14和后双控比例继动阀35中，双控比例继动阀中的电控比例阀的阀芯39产生合适的位移，调定双控比例继动阀的出口压力为经计算出的所需制动气压；同时ABS控制根据车轮转速传感器计算出的滑移率，发出指令控制右前轮ABS阀体17、左前轮ABS阀体19、左后轮ABS阀体28、右后轮ABS阀体33。此时ABS控制器22采用滑移率、角加速度双逻辑门限控制方法，不断发出减压、保压、升压的指令，控制ABS阀体调定出合适的压力，保证车辆的制动稳定性。

若双控比例继动阀的电控部分失效的情况下，气控部分将起作用，保证车辆进入常规制动状态。此时电控比例阀的阀芯归为原位，制动阀11调定后的气体直接推动继动阀42运动，高压气体经继动阀流出。同时制动控制器中的模块仍会作用，根据ABS控制器22的判断，共同决定ABS系统是否起作用。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：包括高压气压产生模块(44)、气压主动控制模块(45)、ABS模块(46)；所述的高压气体产生模块(44)用于产生一定压力下的整车用高压气体，所述的一定压力是指压力范围在0.7MPa—1.1MPa之间；

所述的气压主动控制模块(45)包括踏板位移传感器(10)、制动踏板(11)、制动阀(12)、制动控制器(13)、前桥双控比例继动阀(14)、后桥双控比例继动阀(35)；所述的制动阀(12)开有用于前桥气体流动的上腔和后桥气体流动的下腔；上腔和下腔各有一个输入口和输出口；所述的制动控制器(13)用于实现再生制动控制策略；通过电控和气控两种方式调节出口的气体压力是通过前桥双控比例继动阀(14)和后桥双控比例继动阀(35)实现的，前桥双控比例继动阀(14)用于调节前桥双控比例继动阀(14)的出口压力，后桥双控比例继动阀(35)用于调节后桥双控比例继动阀(35)的出口压力；前桥双控比例继动阀(14)和后桥双控比例继动阀(35)结构连接关系相同，所述的前桥双控比例继动阀(14)和后桥双控比例继动阀(35)选用双控比例继动阀；所述的双控比例继动阀包括出气口(36)、双控比例继动阀阀体(37)、电信号(38)、电控比例阀(39)、低压进气口(40)、高压进气口(41)、继动阀(42)、气压传感器(43)；所述的电控比例阀(39)上开有用于低压气体通过的上腔和用于高压气体通过的下腔；所述的继动阀(42)开有三个输入口，第一输入口用于连接电控比例阀(39)的上腔，第二输入口用于连接电控比例阀(39)的下腔，第三输入口用于连接高压进气口(41)；低压进气口(40)与电控比例阀(39)上腔的输入口相连，电控比例阀(39)上腔的输出口连接继动阀(42)的第一输入口，高压进气口(41)与电控比例阀(39)下腔的第二输入口相连，电控比例阀(39)下腔的输出口连接继动阀(42)的第三输入口，高压进气口(41)与继动阀(42)的输入口相连，继动阀(42)的输出口连接出气口(36)；气压传感器(43)在连接继动阀(42)的输出口与出气口(36)的管路上；所述的电信号用于输出气压传感器(43)的信号和输入电控比例阀(39)的控制信号；所述的气压主动控制模块(45)各零部件的连接如下，前桥储气筒(8)的输出口连接制动阀(12)上腔的输入口，制动阀(12)上腔的输出口连接前桥双控比例继动阀(14)的低压进气口(40)，前桥储气筒(8)输出口也直接连接前桥双控比例继动阀(14)的高压进气口(41)；后桥储气筒(9)的输出口连接制动阀(12)下腔的输入口，制动阀(12)下腔的输出口连接后桥双控比例继动阀(35)的低压进气口(40)，后桥储气筒(9)输出口也直接连接后桥双控比例继动阀(35)的高压进气口(41)；制动踏板(11)连接制动阀(12)；踏板位移传感器(10)位于制动踏板(11)上；制动控制器(13)用于接收踏板位移传感器(10)的信号和发送前桥双控比例继动阀(14)、后桥双控比例继动阀(35)的控制信号；

所述的ABS模块(46)包括ABS控制器(22)、右前轮ABS阀体(17)、左前轮ABS阀体(19)、左后轮ABS阀体(28)、右后轮ABS阀体(33)、右前轮轮速传感器(15)、左前轮轮速传感器(21)、左后轮轮速传感器(27)、右后轮轮速传感器(34)。

2.根据权利要求1所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：所述的再生制动控制策略采用理想制动力分配策略或最大能量回收率控制策略；所述的制动控制器(13)包括统初始化模块、主控制模块、数据采集、数据处理模块、驾驶员制动行为识别模块、制动力需求模块、制动力分配决策模块、车辆状态识别模块、ABS系统协调控制模块、执行机构动作模块、故障诊断模块、通讯模块；其中，数据采集模块，数据处理模块用于采集和处理制动踏板位移传感器和双控比例继动阀中内置的气压传感器的信号；驾驶员制动行为识别模块根据制动踏板的位移和速度判断出当前的制动强度；制动力需求计算模块根据制动强度计算出当前制动力的总体需求；车辆状态识别模块从CAN总线读取车辆和电机、电池的当前信息；电机制动力计算模块根据车辆状态识别模块的信息，计算出当前电机可以提供的制动力，所述的车辆状态识别模块的信息包括车速、电机转速、档位、电池电压、SOC；制动力分配决策模块是制动控制器的核心模块，将决定前后轴制动力和驱动轴电机制动力和气压制动力的实时分配，预先设定的理想制动力分配控制策略或者最佳能量回收控制策略的程序将会嵌入到制动力分配决策模块当中，根据制动强度、车速、电池SOC三个限制因素决定当前制动力的分配，当满足制动强度大于0.8或者车速小于10km/h或者SOC大于0.9时三个条件之一时，将切断电机制动，只执行气压制动；当制动强度大于0.1而小于0.8并且车速大于10km/h、SOC小于0.9时，将同时启用气压制动和电机制动；当制动强度小于0.1，车速大于10km/h、SOC小于0.9时，只启用电机制动；ABS系统协调控制模块在ABS系统起作用的条件下启用，并协调控制制动控制器与ABS控制器，主要作用是协调两者，不发生指令冲突，所述的ABS系统起作用的条件为制动强度大于0.8且车速大于30km/h；系统参数标定模块用于制动力需求计算模块、制动力分配决策模块相关计算的整车及制动系统、电机、电池等相关零部件的参数标定；执行机构动作模块用于根据制动力分配决策模块和ABS系统协调控制模块的决策结果，发出指令直接控制制动系统的相关电控执行元件，所述的相关电控执行元件包括ABS阀体和双控比例继动阀；故障诊断模块和实时监测模块用于实时监测制动系统的信息，尤其是双控比例继动阀的工作状态，一旦双控比例继动阀的电控部分失效，立即启动常规制动系统，并在车载仪表上显示出相关信息，提示驾驶员注意已经出现故障，但此时并不影响行车安全。

3.根据权利要求1或2所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：所述的高压气体产生模块(44)包括空气压缩机(1)、储气罐(2)、四回路保护阀(4)、气囊用储气筒(3)、驻车储气筒(7)、前桥储气筒(8)、后桥储气筒(9)；空气压缩机(1)与储气罐(2)的输入口相连，储气罐(2)的输出口连接四回路保护阀(4)的输入口，四回路保护阀(4)的输出口分别连接气囊用储气筒(3)、驻车储气筒(7)、前桥储气筒(8)、后桥储气筒(9)的输入口。

4.根据权利要求3所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统与车辆的电池及电池管理系统(23)、电机控制器(24)、电机(25)、变速箱(26)、主减速器(30)的连接关系为，电池及电池管理系统(23)连接电机控制器(24)和电机(25)，电机(25)的输出轴连接变速箱(26)的输入轴，变速箱(26)的输出轴连接主减速器(30)；实现能量回馈的工作过程为，再生制动时电机(25)进入发电状态，电能进入到电池(23)中储存，电机(25)提供的制动力经主减速器(30)最终传递到车轮上。

5.根据权利要求1或2所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统与车辆的电池及电池管理系统(23)、电机控制器(24)、电机(25)、变速箱(26)、主减速器(30)的连接关系为，电池及电池管理系统(23)连接电机控制器(24)和电机(25)，电机(25)的输出轴连接变速箱(26)的输入轴，变速箱(26)的输出轴连接主减速器(30)；实现能量回馈的工作过程为，再生制动时电机(25)进入发电状态，电能进入到电池(23)中储存，电机(25)提供的制动力经主减速器(30)最终传递到车轮上。

6.根据权利要求1或2所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：所述的气压主动控制模块(45)的工作过程为，制动阀(12)调定后的低压气体通过低压进气口(40)进入双控比例继动阀阀体(37)，前桥储气筒(8)、后桥储气筒(9)的高压气体通过高压进气口(41)进入双控比例继动阀阀体(37)，制动控制器通过电信号(38)接收气压传感器(43)的气压信号，并对电控比例阀(39)的阀芯位移进行控制，高压气源经过继动阀(42)，通过出气口(36)输出；当电控信号正常工作时，高压气体和调定后的低压气体均进入双控比例继动阀(35)，此时制动控制器(13)通过发出电信号控制电控比例阀(39)阀芯的位移，这样低压气体进入继动阀(42)的管路被切断，而高压气源进入通过电控比例阀(39)进入继动阀(42)，推动继动阀的活塞下移，打开通路，使得高压气体可以经过继动阀(42)，通过出气口(36)输出；当电信号失效时，将启动常规制动，其中电控比例阀(39)回归原位初始状态，这种情况下，低压气体通过电控比例阀(39)进入继动阀(42)的通道被打开，而高压气源通过电控比例阀(39)进入到继动阀(42)的通道被切断，这样通过调定后的低压气体推动继动阀(42)的活塞移动，高压气体可以经过继动阀(42)，通过出气口(36)输出；如此作用，完成电控和气控两种方式调节出口的气体压力。

7.根据权利要求6所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：所述的高压气体产生模块(44)包括空气压缩机(1)、储气罐(2)、四回路保护阀(4)、气囊用储气筒(3)、驻车储气筒(7)、前桥储气筒(8)、后桥储气筒(9)；空气压缩机(1)与储气罐(2)的输入口相连，储气罐(2)的输出口连接四回路保护阀(4)的输入口，四回路保护阀(4)的输出口分别连接气囊用储气筒(3)、驻车储气筒(7)、前桥储气筒(8)、后桥储气筒(9)的输入口。

8.根据权利要求6所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统与车辆的电池及电池管理系统(23)、电机控制器(24)、电机(25)、变速箱(26)、主减速器(30)的连接关系为，电池及电池管理系统(23)连接电机控制器(24)和电机(25)，电机(25)的输出轴连接变速箱(26)的输入轴，变速箱(26)的输出轴连接主减速器(30)；实现能量回馈的工作过程为，再生制动时电机(25)进入发电状态，电能进入到电池(23)中储存，电机(25)提供的制动力经主减速器(30)最终传递到车轮上。

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