CN102765378A - 一种电动汽车制动能量回收装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车制动能量回收装置及其控制方法，其装置包括控制系统和液压制动系统，所述控制系统包括整车控制器，ABS/TCS/ESP控制器，电机控制器和驱动电机；所述液压制动系统包括制动主缸，制动踏板，压力调节器和前、后轮制动轮缸；所述液压制动系统还包括一液压阀块，所述控制系统还包括一与所述液压阀块连接的回馈控制器；所述液压阀块包括两条制动油路，被两条所述制动油路共用的踏板模拟器，设置在任一所述制动油路上的主缸压力传感器和轮缸压力传感器；所述回馈控制器包括通讯模块、压力采集模块、控制模块和驱动模块。本发明具有结构简单、体积小、成本低，且能够保障驾驶员有与传统踏板同样的感觉，它可以广泛的用于各种纯电动汽车或混合动力电动汽车中。

Description

一种电动汽车制动能量回收装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆的制动能量回收装置及其控制方法，特别是关于一种适用于纯电动汽车或混合动力的电动汽车制动能量回收装置及其控制方法。

背景技术

随着能源问题和环境污染问题的加剧，电动汽车的研究与应用具有重要意义。在电动汽车研究过程中所面临的关键问题之一就是动力电池的比能量较低，从而造成电动汽车的续驶里程相比传统内燃机车辆具有较大劣势。要解决这一问题，除了在电池这一瓶颈技术上寻求突破之外，如何优化电动汽车的总体设计、建立高效安全的能量管理系统、合理使用和节约能源成为了设计人员在电动汽车研制和开发过程中面临的一项重要课题。

制动能量回收技术是目前国内外电动汽车制造商广泛采用的一项先进技术，在制动过程中，将驱动电机电压反接，使其工作在发电状态，利用电机的回馈制动力对车辆进行制动，其回馈的能量将以电能的形式储存到电池中，从而回收电动汽车在制动过程中的部分动能，极大提高了电动汽车的能量利用率。目前国外提出的具有制动能量回收功能的先进制动系统主要包括：丰田—普锐斯制动系统、大陆—混合制动系统。这两种制动系统对原有制动系统进行较大改造，从而不仅能实现了制动能量回收功能，而且即使在极限工况下也能保证车辆的ABS/TCS/ESP功能，可以通过对控制软件进行完善而扩展功能。这两种系统代表着制动能量回收技术的发展前沿，但是，它们均是对制动系统重新设计开发，在传统液压系统中增加了多个传感器、多个电磁阀、液压泵、高压蓄能器等零部件，系统结构变得非常复杂、体积庞大，在车辆上的安装布置变得较为困难，且大大增加了系统成本。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、成本低的电动汽车制动能量回收装置及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电动汽车制动能量回收装置，它包括控制系统和液压制动系统，所述控制系统包括整车控制器，ABS/TCS/ESP控制器，电机控制器和驱动电机；所述液压制动系统包括制动主缸，制动踏板，压力调节器和前、后轮制动轮缸；其特征在于：所述液压制动系统还包括一液压阀块，所述控制系统还包括一与所述液压阀块连接的回馈控制器；所述液压阀块包括两条制动油路，每一所述制动油路均由第一、第二、第三电磁阀和一个单向阀组成；每一所述制动油路的进油口均连接一个所述第一电磁阀，每一所述制动油路的出油口均连接一个所述第三电磁阀；两个所述第二电磁阀串联连接一踏板模拟器形成一串联油路；所述串联油路的两端分别连接在相应一侧所述制动油路上的第一电磁阀和第三电磁阀之间；每一所述单向阀分别并联在所述第二电磁阀的两端，且沿着从所述踏板模拟器到所述第二电磁阀的方向导通；在任一条所述制动油路的进油口与第一电磁阀之间设置一用于测量制动主缸压力的主缸压力传感器，在设置有主缸压力传感器的所述制动油路的出油口与第三电磁阀之间设置一用于测量驱动轮轮缸压力的轮缸压力传感器；两条所述制动油路连接在所述压力调节器与驱动轮制动轮缸之间；所述第一、三电磁阀是打开的，所述第二电磁阀是关闭的；所述回馈控制器包括通讯模块、压力采集模块、控制模块和驱动模块，所述压力采集模块分别采集所述主缸压力传感器和所述轮缸压力传感器的压力信号，并发送给所述控制模块，由所述控制模块计算出所述驱动电机的回馈制动转矩命令值，并通过所述通讯模块发送给所述整车控制器，由所述整车控制器发送指令给所述电机控制器；所述控制模块根据所述回馈制动转矩命令值与所述驱动电机当前能够提供的回馈制动转矩实际值的差值，计算出的各所述电磁阀工作占空比，并经由所述驱动模块控制各所述电磁阀。

各所述电磁阀均采用高速开关电磁阀。

一种电动汽车制动能量回收装置的控制方法，其特征在于：

1）汽车正常行驶时，液压阀块中的各电磁阀均不通电，处于自然状态，即：两第一电磁阀打开、两第二电磁阀关闭、两第三电磁阀打开；

2）当驾驶员踩下制动踏板，整车控制器接收到制动踏板开启的信号，并将该信号发送给ABS/ASR/ESP控制器和电机控制器，还经回馈控制器的通讯模块将该信号发送给控制模块；

3）ABS/ASR/ESP控制器监测当前整车运行状态，并判断是否需要进入ABS/ASR/ESP功能模式：如果判断结果为肯定，流程进入步骤4），否则，流程进入步骤5）；

4）ABS/ASR/ESP控制器通过CAN总线告知整车控制器进入ABS/ASR/ESP功能模式，整车控制器经通讯模块告知控制模块，控制模块经由驱动模块对液压阀块进行操作，使液压阀块中所有电磁阀处于断电的自然状态，整车控制器将回馈制动转矩命令值M1赋值为0，并告知电机控制器，立即将驱动电机的回馈制动转矩实际值M2减为0，与此同时，ABS/ASR/ESP控制器根据监测的整车运行状态实时控制压力调节器进行增压或者减压或者保压后，流程回到步骤3）；

5）整车控制器监测驱动电机的转速，并判断其是否低于允许制动能量回收的最低转速：

如果判断结果为肯定，流程进入步骤6），否则，流程进入步骤7）；

6）整车控制器经回馈控制器的通讯模块告知控制模块，控制模块经由驱动模块对液压阀块进行操作，立即使液压阀块中各电磁阀处于断电的自然状态，同时，整车控制器将回馈制动转矩命令值M1赋值为0，并告知电机控制器，立即将驱动电机的回馈制动转矩实际值M2减为0后，流程回到步骤3）；

7）整车控制器经回馈控制器的通讯模块告知控制模块，进入制动能量回收功能模式，其包括以下过程：

①回馈控制器的控制模块经由驱动模块对液压阀块进行操作，控制两第二电磁阀通电打开；控制两第三电磁阀通电关闭；与此同时，整车控制器综合考虑整车运行状态，计算出驱动电机当前所能提供的最大回馈制动转矩值M0，并将M0通过回馈控制器的通讯模块发送给控制模块；

②回馈控制器的压力采集模块分别采集主缸压力传感器和轮缸压力传感器的压力信息P1、P2；并将其发送给控制模块，由控制模块根据制动主缸压力P1计算出制动主缸压力变化率dP1/dt；控制模块综合考虑最大回馈制动转矩值M0、制动主缸压力P1、制动主缸压力变化率dP1/dt和驱动轮轮缸压力P2，便可以计算出当前应该施加在驱动轮的回馈制动转矩命令值M1；

③控制模块将计算出的回馈制动转矩命令值M1经通讯模块发送给整车控制器，由整车控制器发送指令给电机控制器，控制驱动电机执行；同时电机控制器将驱动电机当前回馈制动转矩实际值M2，回馈给整车控制器，由整车控制器通过通讯模块发送给控制模块；

8）控制模块将回馈制动转矩命令值M1与当前回馈制动转矩实际值M2进行比较，假设回馈制动转矩的偏差M3=M1-M2，则判断回馈制动转矩偏差M3是否等于0：

如果判断结果为肯定，则流程进入步骤9）；否则，流程进入步骤10）；

9）控制模块按计算结果，经由驱动模块对液压阀块发出保压指令，即保持两第三电磁阀通电关闭、两第二电磁阀通电打开的状态；

10）控制模块继续判断回馈制动转矩偏差M3是否大于0：

如果判断结果为肯定，则流程进入步骤11）；否则，流程进入步骤12）。

11）控制模块根据回馈制动转矩偏差M3的大小，计算出液压阀块中各电磁阀的工作占空比，并按计算结果经由驱动模块对液压阀块发出增压指令，即液压阀块中各电磁阀给电，并控制两第一电磁阀工作在较小开度；而控制两第二电磁阀、两第三电磁阀工作在较大开度；

12）控制模块根据回馈制动转矩偏差M3的大小，计算出两第二电磁阀的工作占空比，并按计算结果经由驱动模块对液压阀块发出减压指令，即控制两第一电磁阀通电关闭，两第三电磁阀断电复位，同时根据两第二电磁阀的工作占空比，控制两第二电磁阀的工作开度；

其中步骤9）、11）、12）中，当驱动电机的转速随车速降低到制动能量回收的最低转速时，流程回到了步骤5）。

在步骤7）过程②中，控制模块计算出驱动电机施加在驱动轮的回馈制动转矩命令值M1是根据公式，

$M1=\left\{\begin{array}{cc}\min (k1\&CenterDot;(P1-P2),M0)& (\mathrm{dP}1/\mathrm{dt}<q)\\ \min (k1\&CenterDot;(P1-k2\&CenterDot;P2),M0)& (\mathrm{dP}1/\mathrm{dt}\&GreaterEqual;q)\end{array}\right.$

式中：k1、k2，是比例系数，为常数；P1，是制动主缸的压力；P2，是驱动轮制动轮缸的压力；dP1/dt，是制动主缸压力P1的变化率；q，是主缸压力变化率dP1/dt的门限值，为常数；M0，是驱动电机当前可以提供的最大回馈制动转矩值。

在步骤11）和步骤12）中，所述液压阀块中各所述电磁阀采用脉宽调制的方式控制其工作开度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明装置在控制系统中增加了一回馈控制器和在液压制动系统中增加了一液压阀块，特别是在液压阀块中仅设置了两条制动油路，每一制动油路上都设置了三个电磁阀和一个单向阀；同时，设置一踏板模拟器，由两条制动油路共用；此外，在其中一条制动油路中设置了两个压力传感器，因此本发明与现有技术相比，具有结构简单、体积小的特点。2、本发明装置安装时只需要将回馈控制器设置在电动汽车原有的控制系统，将液压阀块设置在电动汽车原有的液压制动系统中，无需改变其原有制动系统相关零部件，因此本发明不必另外进行制动设计，且安装简单方便。3、本发明装置安装完成后，当驾驶员踩下制动踏板时，系统仅对驱动轮施加回馈制动转矩而不施加液压制动力，踏板模拟器可以接收从制动主缸中流出而原本应流入驱动轮制动轮缸的制动液，从而使制动主缸的压力与驱动轮制动轮缸解耦，即切断了制动踏板与驱动轮制动轮缸的压力联系，因此本发明装置可以保证驾驶员能够获得与传统车辆一致的良好的踏板感觉和可靠的制动安全性。本发明具有结构简单、体积小、成本低，且能够保障驾驶员有与传统踏板同样的感觉，它可以广泛的用于各种纯电动汽车或混合动力电动汽车中。

附图说明

图1是本发明装置在传统控制系统和液压制动系统中的安装示意图

图2是本发明装置的结构示意图

图3是本发明装置的回馈控制器的结构示意图

图4是本发明方法实现制动能量回收与ABS/ASR/ESP协调控制的流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，一般电动汽车的制动涉及控制系统和液压制动系统，控制系统包括整车控制器1、ABS/TCS/ESP控制器2、电机控制器3和驱动电机4。整车控制器1分别与ABS/TCS/ESP控制器2和电机控制器3电连接，电机控制器3与驱动电机4电连接，并控制其转速、转矩等。液压制动系统包括制动主缸5，储液室6、电动真空泵7、制动踏板8、真空助力器9、压力调节器10、左前轮制动轮缸11、右前轮制动轮缸12、左后轮制动轮缸13和右后轮制动轮缸14。压力调节器10是指车辆上配备的ABS/TCS/ESP等具有制动防抱死或车辆稳定性控制功能的压力调节装置。真空助力器9连接在制动主缸5的推杆与制动踏板8之间，由电动真空泵7提供助力。

本发明装置是在上述液压制动系统中增加了一液压阀块15，在上述控制系统增加了一回馈控制器16。

如图2所示，本发明的液压阀块15包括两条制动油路17，一个为两条制动油路17共用的踏板模拟器18，设置在任一条制动油路17上的一个用于测量制动主缸5压力的主缸压力传感器19和一个用于测量驱动轮轮缸压力的轮缸压力传感器20，每一条制动油路17都由三个电磁阀21、22、23和一个单向阀24组成。

其中踏板模拟器18为活塞-弹簧结构的蓄能器，属现有技术。两电磁阀21分别连接在相应一条制动油路17的进油口。两电磁阀23分别连接在相应一条制动油路17的出油口。两电磁阀22串联连接，踏板模拟器18连接在两电磁阀22之间的油路上，串联两电磁阀22的油路每一端分别连接在相应一侧的两电磁阀21、23之间的制动油路17上。每一单向阀24分别并联在相应一侧的电磁阀22两端，两单向阀24分别沿a至b方向导通，反向截止。单向阀24的作用是在驾驶员未进行制动操作的自然状态下，踏板模拟器18中的制动液能够经该单向阀24流出，回流至制动主缸5。电磁阀21、23为常开电磁阀，电磁阀22为常闭电磁阀。主缸压力传感器19设置在任一电磁阀21与相应一侧进油口之间的制动油路17上，轮缸压力传感器20设置在同一制动油路17上的电磁阀23与出油口之间。两制动油路17连接在压力调节器10与左、右前轮制动轮缸11、12（前轮为驱动轮时）之间，或左、右后轮制动轮缸13、14（后轮为驱动轮时）之间。

本发明装置的回馈控制器16连接在液压阀块15的一侧，如图3所示，其上包括通讯模块25、压力采集模块26、控制模块27和驱动模块28，压力采集模块26分别采集主缸压力传感器19和轮缸压力传感器20的压力信号，并发送给控制模块27，由控制模块27根据压力信号和其它相关值，计算出电动汽车在制动过程中驱动电机4回馈制动转矩命令值M1的大小，并将计算结果通过通讯模块25发送给整车控制器1，由整车控制器1发送给电机控制器3，以控制驱动电机4的回馈制动转矩；同时电机控制器3将驱动电机4当前回馈制动转矩实际值M2，回馈给整车控制器1，由整车控制器1通过通讯模块25发送给控制模块27，控制模块27根据回馈制动转矩命令值M1和回馈制动转矩实际值M2的差值的大小，计算出液压阀块15中各电磁阀的占空比等，并通过驱动模块28以对液压阀块15中各电磁阀进行控制。

上述回馈控制器16的通讯模块25采用CAN总线连接方式，控制模块27可以是单片机，驱动模块28的主要功能是控制液压阀块15的各电磁阀的通、断电和各电磁阀的开度。回馈控制器16的各模块可以根据功能要求在现有技术中进行选择，也可以由普通技术人员采用常规方法进行设计。

本发明装置安装时，假设电动汽车为前轮驱动（后轮驱动亦可推理）：首先将电动汽车的液压制动系统中的压力调节器10与左、右前轮制动轮缸11、12相连的制动管路拆下；再将液压阀块15中的两条制动油路17的进油口分别与压力调节器10的左、右前轮出油口相连；然后将液压阀块15中的两条制动油路17的出油口分别与左、右前轮制动轮缸11、12的进油口相连；最后将回馈控制器16中通讯模块25与整车控制器1连接，实现双向CAN通讯。

下面为对本发明制动能量回收装置的制动回收方法进行描述，首先简单介绍一下电动汽车的ABS、ASR、ESP功能：

ABS称为制动防抱死系统，通常对车辆实施紧急制动或者在低附着路面进行制动时，车轮会出现抱死现象，此时ABS功能将会起作用，ABS控制器会对压力调节器发出指令，通过对有抱死趋势的车轮进行连续快速的减压、增压、保压控制，使其迅速摆脱抱死趋势，防止车轮抱死。

ASR称为驱动防滑控制，也常称为TCS。通常在低附着路面上驾驶员踩加速踏板过猛时，驱动轮会发生滑转，此时ASR将会起作用。此时ASR控制器会对压力调节器发出指令，通过对滑转轮实施制动从而实现其滑转程度的减小。

ESP称为车辆稳定性控制程序，亦称为VSC/VDC。车辆在行驶过程中，当控制器RCU监测到车辆有侧滑或甩尾趋势时，ESP会起作用，此时ESP控制器会对压力调节器发出指令，对某个车轮进行制动控制而避免侧滑或甩尾趋势。

如图4所示，本发明的制动回收方法采取制动能量回收与ABS/ASR/ESP功能一体化控制策略，整个制动回收方法包括以下步骤（依然假设电动汽车为前轮驱动，后轮驱动亦可推理）：

1）程序开始，汽车正常行驶时，液压阀块15中的各电磁阀均不通电，处于自然状态，即：两个电磁阀21打开、两个电磁阀22关闭和两个电磁阀23打开。

2）当驾驶员踩下制动踏板8时，整车控制器1接收到制动踏板8开启的信号，并将该信号发送给回馈控制器16的通讯模块25、ABS/ASR/ESP控制器2和电机控制器3，表明系统进入制动工况。

3）ABS/ASR/ESP控制器2会监测当前整车运行状态，并判断是否需要进入ABS/ASR/ESP功能模式：如果判断结果为肯定，流程进入步骤4），即ABS/ASR/ESP功能模式；否则，流程进入步骤5）。

4）ABS/ASR/ESP控制器2通过CAN总线告知整车控制器1进入ABS/ASR/ESP功能模式，整车控制器1经通讯模块25告知控制模块27，控制模块27经由驱动模块28对液压阀块15进行操作，使液压阀块15中的各电磁阀处于断电的自然状态，整车控制器1将回馈制动转矩命令值M1赋值为0，并告知电机控制器3，立即将驱动电机4的回馈制动转矩实际值M2减为0，与此同时，ABS/ASR/ESP控制器2根据监测的整车运行状态实时控制压力调节器10进行增压或者减压或者保压的操作后，流程又回到步骤3）。

5）整车控制器1监测驱动电机4的转速，并判断其是否低于允许制动能量回收的最低转速：如果判断结果为肯定，流程进入步骤6）；否则，流程进入步骤7）。

6）整车控制器1经回馈控制器16的通讯模块25告知控制模块27，控制模块27经由驱动模块28对液压阀块15进行操作，立即使液压阀块15中各电磁阀处于断电的自然状态，同时，整车控制器1将回馈制动转矩命令值M1赋值为0，并告知电机控制器3，立即将驱动电机4的回馈制动转矩实际值M2减为0后，流程又回到步骤3）。

7）整车控制器1经回馈控制器16的通讯模块25告知控制模块27进入制动能量回收功能模式，其包括以下过程：

①回馈控制器16的控制模块27经由驱动模块28对液压阀块15进行操作，控制两个电磁阀22通电打开，进入导通状态；控制两电磁阀23通电关闭，进入不导通状态。此时从制动主缸5中流出原本应进入左、右前轮制动轮缸11、12的制动液进入踏板模拟器18；与此同时，整车控制器1综合考虑整车运行状态，包括电池剩余电量百分比，电池电压、温度，驱动电机4的转速、温度等，计算出驱动电机4当前所能提供的最大回馈制动转矩值M0，并将M0通过回馈控制器16的通讯模块25发送给控制模块27。

②回馈控制器16的压力采集模块26分别采集主缸压力传感器19和轮缸压力传感器20的压力信息P1、P2；并将其发送给控制模块27，由控制模块27根据制动主缸压力P1计算出制动主缸压力变化率dP1/dt；控制模块27综合考虑最大回馈制动转矩值M0、制动主缸压力P1、制动主缸压力变化率dP1/dt和前轮制动轮缸压力P2，便可以计算出当前应该施加在前轮的回馈制动转矩命令值M1；

③控制模块27将计算出的回馈制动转矩命令值M1经通讯模块25发送给整车控制器1，由整车控制器1发送指令给电机控制器3，控制驱动电机4执行；同时电机控制器3将驱动电机4当前回馈制动转矩实际值M2，回馈给整车控制器1，由整车控制器1通过通讯模块25发送给控制模块27。

8）控制模块27将回馈制动转矩命令值M1与当前回馈制动转矩实际值M2进行比较，假设回馈制动转矩的偏差为M3=M1-M2，则判断回馈制动转矩偏差M3是否等于0：如果判断结果为肯定，则流程进入步骤9）；否则，流程进入步骤10）。

9）控制模块27按计算结果，经由驱动模块28对液压阀块15发出保压指令，即保持两个电磁阀23通电关闭、两个电磁阀22通电打开的状态，以实现保持左、右两前轮制动轮缸11、12的压力。

10）控制模块27继续判断回馈制动转矩偏差M3是否大于0：如果判断结果为肯定，则流程进入步骤11）；否则，流程进入步骤12）。

11）控制模块27根据回馈制动转矩偏差M3的大小，计算出电磁阀21、22、23的工作占空比，并按计算结果，经由驱动模块28对液压阀块15发出增压指令，即全部电磁阀21、22、23给电，并控制两电磁阀21工作在较小开度，以抑制来自制动主缸5的制动液，使其缓慢流入左、右前轮制动轮缸11、12，以免造成制动踏板8下陷；而控制两对电磁阀22、23工作在较大开度，使得储存在踏板模拟器18中的制动液流入左、右前轮制动轮缸11、12，从而使得左、右前轮制动轮缸11、12的压力快速增加。

12）控制模块27根据回馈制动转矩偏差M3的大小，计算出两电磁阀22的工作占空比，并按计算结果，经由驱动模块28对液压阀块15发出减压指令，即控制两电磁阀21通电关闭，两电磁阀23断电复位，同时根据两电磁阀22的工作占空比，控制两电磁阀22的工作开度；此时左、右前轮制动轮缸11、12中的制动液以一定速率流入踏板模拟器18中，从而使得左、右前轮制动轮缸11、12的压力减小。

在步骤9）、11）、12）中，当驱动电机4的转速随车速降低到允许制动能量回收的最低转速时，因此流程又回到了步骤5）。

上述实施例中，步骤7）的过程②中，控制模块27计算的当前应该施加在前轮的回馈制动转矩命令值M1，可以采用以下计算公式得到：

$M1=\left\{\begin{array}{cc}\min (k1\&CenterDot;(P1-P2),M0)& (\mathrm{dP}1/\mathrm{dt}<q)\\ \min (k1\&CenterDot;(P1-k2\&CenterDot;P2),M0)& (\mathrm{dP}1/\mathrm{dt}\&GreaterEqual;q)\end{array}\right.,$

式中：k1、k2，是比例系数，为常数；P1，是制动主缸的压力；P2，是前轮制动轮缸压力；dP1/dt，是制动主缸压力P1的变化率；q，是主缸压力变化率dP1/dt的门限值，为常数；M0，是驱动电机当前可以提供的最大回馈制动转矩值。

上述实施例中，液压阀块15中的各电磁阀21、22、23均可以采用能够调节开度的高速开关电磁阀，也可以采用其它具有开度调节功能的电磁阀，高速开关电磁阀可以通过脉宽调制的方式控制电磁阀的工作开度。比如电动汽车在进入制动能量回收的增压过程时，由于两对电磁阀22、23工作在脉宽调制状态下，通过调节其工作占空比，可以实现不同增压速率的控制。同理，电动汽车在进入制动能量回收的减压过程时，两电磁阀22工作在脉宽调制状态下，通过调节其工作占空比，可以实现不同减压速率的控制。

上述实施例中，虽然本发明装置在电动汽车原有的液压制动系统增加了液压阀块15，但是并不影响制动踏板8原有的踏板感觉，这是因为：首先假设电动汽车为前轮驱动（后轮驱动亦可推理），当驾驶员踩下制动踏板8时，前轮施加的是回馈制转矩而不是液压制动力，踏板模拟器18可以接收制动主缸5中流出而原本应流入左、右前轮制动轮缸11、12中的制动液，从而使得制动主缸5的压力与左、右前轮制动轮缸11、12解耦，即切断了制动脚踏板8与左、右前轮制动轮缸11、12的压力联系，保证了原有制动踏板8踩踏的舒适性。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和功能特性等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种电动汽车制动能量回收装置，它包括控制系统和液压制动系统，所述控制系统包括整车控制器，ABS/TCS/ESP控制器，电机控制器和驱动电机；所述液压制动系统包括制动主缸，制动踏板，压力调节器和前、后轮制动轮缸；其特征在于：所述液压制动系统还包括一液压阀块，所述控制系统还包括一与所述液压阀块连接的回馈控制器；

所述液压阀块包括两条制动油路，每一所述制动油路均由第一、第二、第三电磁阀和一个单向阀组成；每一所述制动油路的进油口均连接一个所述第一电磁阀，每一所述制动油路的出油口均连接一个所述第三电磁阀；两个所述第二电磁阀串联连接一踏板模拟器形成一串联油路；所述串联油路的两端分别连接在相应一侧所述制动油路上的第一电磁阀和第三电磁阀之间；每一所述单向阀分别并联在所述第二电磁阀的两端，且沿着从所述踏板模拟器到所述第二电磁阀的方向导通；在任一条所述制动油路的进油口与第一电磁阀之间设置一用于测量制动主缸压力的主缸压力传感器，在设置有主缸压力传感器的所述制动油路的出油口与第三电磁阀之间设置一用于测量驱动轮轮缸压力的轮缸压力传感器；两条所述制动油路连接在所述压力调节器与驱动轮制动轮缸之间；所述第一、三电磁阀是打开的，所述第二电磁阀是关闭的；

所述回馈控制器包括通讯模块、压力采集模块、控制模块和驱动模块，所述压力采集模块分别采集所述主缸压力传感器和所述轮缸压力传感器的压力信号，并发送给所述控制模块，由所述控制模块计算出所述驱动电机的回馈制动转矩命令值，并通过所述通讯模块发送给所述整车控制器，由所述整车控制器发送指令给所述电机控制器；所述控制模块根据所述回馈制动转矩命令值与所述驱动电机当前能够提供的回馈制动转矩实际值的差值，计算出的各所述电磁阀工作占空比，并经由所述驱动模块控制各所述电磁阀。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车制动能量回收装置，其特征在于：各所述电磁阀均采用高速开关电磁阀。

3.如权利要求1或2所述的一种电动汽车制动能量回收装置的控制方法，其特征在于：

1）汽车正常行驶时，液压阀块中的各电磁阀均不通电，处于自然状态，即：两第一电磁阀打开、两第二电磁阀关闭、两第三电磁阀打开；

2）当驾驶员踩下制动踏板，整车控制器接收到制动踏板开启的信号，并将该信号发送给ABS/ASR/ESP控制器和电机控制器，还经回馈控制器的通讯模块将该信号发送给控制模块；

3）ABS/ASR/ESP控制器监测当前整车运行状态，并判断是否需要进入ABS/ASR/ESP功能模式：

如果判断结果为肯定，流程进入步骤4），否则，流程进入步骤5）；

4）ABS/ASR/ESP控制器通过CAN总线告知整车控制器进入ABS/ASR/ESP功能模式，整车控制器经通讯模块告知控制模块，控制模块经由驱动模块对液压阀块进行操作，使液压阀块中所有电磁阀处于断电的自然状态，整车控制器将回馈制动转矩命令值M1赋值为0，并告知电机控制器，立即将驱动电机的回馈制动转矩实际值M2减为0，与此同时，ABS/ASR/ESP控制器根据监测的整车运行状态实时控制压力调节器进行增压或者减压或者保压后，流程回到步骤3）；

5）整车控制器监测驱动电机的转速，并判断其是否低于允许制动能量回收的最低转速：

如果判断结果为肯定，流程进入步骤6），否则，流程进入步骤7）；

6）整车控制器经回馈控制器的通讯模块告知控制模块，控制模块经由驱动模块对液压阀块进行操作，立即使液压阀块中各电磁阀处于断电的自然状态，同时，整车控制器将回馈制动转矩命令值M1赋值为0，并告知电机控制器，立即将驱动电机的回馈制动转矩实际值M2减为0后，流程回到步骤3）；

7）整车控制器经回馈控制器的通讯模块告知控制模块，进入制动能量回收功能模式，其包括以下过程：

①回馈控制器的控制模块经由驱动模块对液压阀块进行操作，控制两第二电磁阀通电打开；控制两第三电磁阀通电关闭；与此同时，整车控制器综合考虑整车运行状态，计算出驱动电机当前所能提供的最大回馈制动转矩值M0，并将M0通过回馈控制器的通讯模块发送给控制模块；

②回馈控制器的压力采集模块分别采集主缸压力传感器和轮缸压力传感器的压力信息P1、P2；并将其发送给控制模块，由控制模块根据制动主缸压力P1计算出制动主缸压力变化率dP1/dt；控制模块综合考虑最大回馈制动转矩值M0、制动主缸压力P1、制动主缸压力变化率dP1/dt和驱动轮轮缸压力P2，便可以计算出当前应该施加在驱动轮的回馈制动转矩命令值M1；

③控制模块将计算出的回馈制动转矩命令值M1经通讯模块发送给整车控制器，由整车控制器发送指令给电机控制器，控制驱动电机执行；同时电机控制器将驱动电机当前回馈制动转矩实际值M2，回馈给整车控制器，由整车控制器通过通讯模块发送给控制模块；

8）控制模块将回馈制动转矩命令值M1与当前回馈制动转矩实际值M2进行比较，假设回馈制动转矩的偏差M3=M1-M2，则判断回馈制动转矩偏差M3是否等于0：

如果判断结果为肯定，则流程进入步骤9）；否则，流程进入步骤10）；

9）控制模块按计算结果，经由驱动模块对液压阀块发出保压指令，即保持两第三电磁阀通电关闭、两第二电磁阀通电打开的状态；

10）控制模块继续判断回馈制动转矩偏差M3是否大于0：

如果判断结果为肯定，则流程进入步骤11）；否则，流程进入步骤12）。

11）控制模块根据回馈制动转矩偏差M3的大小，计算出液压阀块中各电磁阀的工作占空比，并按计算结果经由驱动模块对液压阀块发出增压指令，即液压阀块中各电磁阀给电，并控制两第一电磁阀工作在较小开度；而控制两第二电磁阀、两第三电磁阀工作在较大开度；

12）控制模块根据回馈制动转矩偏差M3的大小，计算出两第二电磁阀的工作占空比，并按计算结果经由驱动模块对液压阀块发出减压指令，即控制两第一电磁阀通电关闭，两第三电磁阀断电复位，同时根据两第二电磁阀的工作占空比，控制两第二电磁阀的工作开度；

其中步骤9）、11）、12）中，当驱动电机的转速随车速降低到制动能量回收的最低转速时，流程回到了步骤5）。

4.如权利要求3所述的一种电动汽车制动能量回收装置的控制方法，其特征在于：在步骤7）过程②中，控制模块计算出驱动电机施加在驱动轮的回馈制动转矩命令值M1是根据公式，

$M1=\left\{\begin{array}{cc}\min (k1\&CenterDot;(P1-P2),M0)& (\mathrm{dP}1/\mathrm{dt}<q)\\ \min (k1\&CenterDot;(P1-k2\&CenterDot;P2),M0)& (\mathrm{dP}1/\mathrm{dt}\&GreaterEqual;q)\end{array}\right.$

式中：k1、k2，是比例系数，为常数；P1，是制动主缸的压力；P2，是驱动轮制动轮缸的压力；dP1/dt，是制动主缸压力P1的变化率；q，是主缸压力变化率dP1/dt的门限值，为常数；M0，是驱动电机当前可以提供的最大回馈制动转矩值。

5.如权利要求3或4所述的一种电动汽车制动能量回收装置的控制方法，其特征在于：在步骤11）和步骤12）中，所述液压阀块中各所述电磁阀采用脉宽调制的方式控制其工作开度。

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