CN103332184A - 一种电动汽车用电液复合制动控制方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车用制动控制方法及其控制装置，属于电动汽车技术领域。所述控制装置包括车轮、车轮制动器、电液复合制动ECU、制动踏板、制动踏板位置传感器、液压控制模块、液压制动系统、电机、电池、车速传感器、电机控制模块、ABS控制模块、轮速传感器。本发明根据电动汽车运动状态、制动强度、电机和电池状态，确定驾驶员的制动意图，并根据制动意图、电池SOC值和ABS的状态确定选择一种制动模式，对电机再生制动和液压制动进行协调控制，使电动汽车在保证制动安全性的基础上提供驾驶员良好的制动感受，因此本发明可以在保证制动效能的前提下，利用电机的再生制动回收制动能量，提高能源利用效率。

Description

一种电动汽车用电液复合制动控制方法及其控制装置

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，涉及一种电动汽车的制动系统控制方法，具体涉及一种用于电动汽车的电机反馈制动和液压制动联合控制方法。

背景技术

随着能源问题和环境问题的加剧，电动汽车的研究与应用具有重要的意义。提高电动汽车的续驶里程成为电动汽车的研究热点。传统的内燃机汽车采用液压制动系统，制动能量通过制动时的摩擦作用以热能形式散失，制动能量无法回收。若电动汽车仅仅依靠电机进行反馈制动，制动能量以电能形式回收，但存在制动效能不足的缺点。因此，液压制动与电机反馈制动联合制动，不仅可以保证电动汽车具有良好制动性能，还可以使制动能量得到高效回收，提高能源的高效利用。

发明内容

本发明提供一种电动汽车用电液复合制动控制方法及其控制装置，在保证电动汽车制动安全性的基础上，使再生制动能量得到最大化回收，并且使驾驶员能够有良好的制动感觉，同时，液压制动可以保证系统在电气有故障的时候能有效的制动。

本发明的控制方法，根据驾驶员制动意图，选择相应的制动模式，包括电机制动模式、电液复合制动模式一、电液复合制动模式（二）、液压制动模式；电液复合制动ECU根据制液压意图计算出所需要的再生制动力和车轮制动器制动力；并根据电池SOC信号以及电机当前转速信号，确定当前所能提供的最大电机再生制动力，并判断电机再生制动是否参与制动过程。电液复合制动ECU将计算出制动力控制信号传输到相应的控制模块（包括电机控制模块、液压制动模块、ABS控制模块），并由相应的控制模块将相应控制信号分别输入给相应执行器（车轮制动器和电机），对执行器进行制动力控制以达到制动目标。在制动过程中轮速、车速、电池SOC、电机转速等将被作为输入信号参与制动控制过程。ABS控制模块需要根据监控的车速信号与轮速信号，在适当的时候启动，防止车轮抱死，确保制动安全性。

这样，本发明所提供的一种电液复合制动的控制方法在装有液压制动系统的电动汽车制动时，可根据车速、制动强度和电机及电池状态，对电机反馈制动系统和液压制动系统进行联合控制，因此可以在保证制动效能的前提下，利用电机的反馈制动回收制动能量，提高能源利用效率。

本发明的优点在于：

（1）使电机最大化的回收制动能量，提高能源利用效率；

（2）电机制动与液压制动协调控制，保证良好制动感觉；

（3）电液复合制动系统与ABS协调控制，保证制动安全。

附图说明

图1为本发明所涉及的电液复合制动控制装置的结构示意图。

图2为本发明电液复合制动控制方法逻辑图。

1.车轮；2.车轮制动器；3.电液复合制动ECU；4.制动踏板；5.制动踏板位置传感器；6.液压控制模块；7.液压制动系统；8.电机；9.电池；10.车速传感器；11.电机控制模块；12.ABS控制模块；13.轮速传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

电液复合制动系统是电动汽车中再生制动与传统液压制动协调控制的制动系统。电动汽车利用电机再生发电原理，产生电机制动力矩作用于驱动轮上，实现对汽车的制动，并且产生的再生电通过转换电路回收到电池中，实现制动能量的回收。在一定的车辆制动强度要求下，通过再生制动与液压制动协调控制不仅可以实现制动能量的回收，而且还可以实现制动力控制更加灵活，使前后轮制动力分配更加接近于理想制动曲线。

本发明提供在一种电动汽车用电液复合制动控制装置，图1所示为所述电液复合制动控制装置的结构示意图，所述控制装置主要包括车轮1、车轮制动器2、电液复合制动ECU（Electronic Control Unit）3、制动踏板4、制动踏板位置传感器5、液压控制模块6、液压制动系统7、电机8、电池9、车速传感器10、电机控制模块11、ABS控制模块12和轮速传感器13。该控制装置中，车轮1与车轮制动器2之间、电机8与驱动轴之间、车轮制动器2与液压制动系统7之间分别采用动力线连接；电池9、车速传感器10、轮速传感器13、制动踏板位置传感器5和液压制动系统7输出数字信号传递给电液复合制动ECU3，电液复合制动ECU3将数字信号传递给液压控制模块6、电机控制模块11和ABS控制模块12；电机控制模块11接收电液复合制动ECU3的数字信号并为电机8提供控制信号；ABS控制模块12接收四个车轮1的轮速传感器13的感应信号、车速传感器10的感应信号和电液复合制动ECU3的数字信号，为液压制动系统7提供控制信号；液压控制模块6接收电液复合制动ECU3的数字信号并为液压制动系统7提供控制信号。

本发明还提供一种电动汽车用电液复合制动控制方法，所述控制方法中，驱动轴制动力可由电机制动与液压制动协调提供，并对驱动轴进行液压制动力和电机制动力的分配，从动轴制动力将全部由液压制动提供。

如图2所示，制动踏板位置传感器5会采集制动踏板4的位移信号，将该位移信号转化成数字信号后输入给电液复合制动ECU3，根据这个数字信号以及车速信号，电液复合制动ECU3确定出驾驶员的制动意图（轻度制动、中度制度、紧急制动），同时，电液复合制动ECU3监控电池9的SOC（State of Charge，充电状态）值，判断电池9是否具有反向充电能力。若SOC值大于0.8，则只进行液压制动，电机再生制动不参与制动过程，驱动轴和从动轴的制动力都由液压制动提供，制动控制进入控制模式1；若SOC值小于等于0.8，则电机再生制动可以参与制动过程，制动控制进入控制模式2。

在制动控制模式1下，由于电机8不具备再生制动条件，制动形式与现存的液压制动形式相同。

在制动控制模式2下，根据驾驶员的制动意图和ABS工作状态（工作ABS=1、不工作ABS=0）确定出合适的制动模式：若制动强度为轻度制动，ABS为工作状态，则启动液压制动模式；若制动强度为轻度制动，ABS为不工作状态，则启动电机制动模式；若制动强度为中度制动，并且ABS为不工作状态，则启动电液复合制动模式（一）；若制动强度为中度制动，并且ABS为工作状态，则启动电液复合制动模式（二）；若制动强度为紧急制动，并且ABS为工作状态，则启动液压制动模式；若制动强度为紧急制动，并且ABS为不工作状态，则启动液压制动模式。根据当前确定的制动模式，计算出再生制动力F_{bf_reg}、前轮制动器制动力F_{bf_hyd}和后轮制动器制动力F_{br_reg}，并将分配好的制动力的计算数据传递给相应的控制单元（液压控制模块6、电机控制模块11和ABS控制模块12），控制执行器（电机8和车轮制动器2）。

所述电液复合制动控制方法的几种工作模式：

（1）电机制动模式。当制动强度Z满足0<Z≤0.2时，为轻度制动；若汽车为前轮驱动型，汽车制动力可全部由再生制动力F_{bf_reg}、前轮制动器制动力F_{bf_hyd}提供，后轮制动器制动力F_{br_hyd}=0。

（2）电液复合制动模式（一）。当制动强度Z满足0.2<Z≤0.7，为中度制动；如果此时制动强度Z小于地面附着系数

此时车轮未抱死，地面能够提供的附着力可以满足制动要求，再生制动力F_{bf_reg}、前轮制动器制动力F_{bf_hyd}和后轮制动器制动力F_{bf_hyd}之间的分配按联合国欧洲经济委员会汽车（Economic Commission of Europe,简称ECE)法规曲线分配。

（3）电液复合制动模式（二）。当制动强度Z满足0.2<Z≤0.7，且制动强度大于地面附着系数

当车轮出现抱死趋势，影响制动安全，再生制动参与ABS制动过程，汽车制动由电机再生制动与液压制动共同承担，电机参与制动力为电机在当前转速下所能产生最大扭矩所产生的制动力。

（4）液压制动模式。当制动强度Z满足Z>0.7，汽车处于紧急制动状态，驾驶员期望的制动强度迅速增大，这时制动的安全性成为首要目标。为了保证制动的安全要求，紧急情况下制动时再生制动力不再参与制动，制动控制模式2转入制动控制模式1。

所述电液复合制动模式与ABS协调制动模式的制动力分配流程如下：

电液复合制动ECU3根据当前电池9的SOC信号以及电机8当前转速信号，确定出当前所能提供的最大再生制动力，并与所需求的制动力进行对比，在满足驱动轮不抱死的前提下，不超过电机8最大制动扭矩时将制动力分配给电机8，以满足获得最大制动能量的要求，如果电机8提供的最大制动扭矩还不能满足驱动轮上制动力的需求，制动扭矩不足部分将由液压制动来补充。相应的控制信号将传送给制动液压系统7，通过对执行器的控制达到制动目标。制动过程中，轮缸压力、车轮转速、车速、电池SOC、电机转速将被作为输入信号反馈回制动控制单元，进行闭环控制。ABS控制模块12需要根据监控的车速信号与车轮转速信号，在适当的时候开启与关闭，防止车轮抱死，确保制动安全性。

Claims (7)

1.一种电动汽车用电液复合制动控制方法，其特征在于：所述控制方法中，制动踏板位置传感器采集制动踏板的位移信号，将该位移信号转化成数字信号后输入给电液复合制动ECU，根据这个数字信号以及车速信号，电液复合制动ECU确定出驾驶员的制动意图，同时，电液复合制动ECU监控电池的SOC，若SOC值大于0.8，则只进行液压制动，制动控制进入控制模式1；若SOC值小于等于0.8，则电机再生制动参与制动过程，制动控制进入控制模式2；所述的制动意图包括轻度制动、中度制度和紧急制动。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用电液复合制动控制方法，其特征在于：

在制动控制模式1下，采用液压制动模式；

在制动控制模式2下，根据驾驶员的制动意图和ABS工作状态确定出合适的制动模式：

若制动强度为轻度制动，ABS为工作状态，则启动液压制动模式；

若制动强度为轻度制动，ABS为不工作状态，则启动电机制动模式；

若制动强度为中度制动，并且ABS为不工作状态，则启动电液复合制动模式（一）；

若制动强度为中度制动，并且ABS为工作状态，则启动电液复合制动模式（二）；

若制动强度为紧急制动，并且ABS为工作状态，则启动液压制动模式；

根据当前确定的制动模式，电液复合制动ECU计算出再生制动力F_{bf_reg}、前轮制动器制动力F_{bf_hyd}和后轮制动器制动力F_{br_reg}，并将分配好的制动力的计算数据传递给相应的控制单元，控制执行器进行制动。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用电液复合制动控制方法，其特征在于：所述的电机制动模式，当制动强度Z满足0<Z≤0.2时，为轻度制动；若汽车为前轮驱动型，汽车制动力可全部由再生制动力F_{bf_reg}、前轮制动器制动力F_{bf_hyd}提供，后轮制动器制动力F_{br_hyd}=0。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用电液复合制动控制方法，其特征在于：所述的电液复合制动模式（一），当制动强度Z满足0.2<Z≤0.7，为中度制动；如果此时制动强度Z小于地面附着系数

车轮未抱死，地面能够提供的制动力依然能够满足制动要求，再生制动力F_{bf_reg}、前轮制动器制动力F_{bf_hyd}和后轮制动器制动力F_{bf_hyd}之间的分配按联合国欧洲经济委员会汽车法规曲线分配。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车用电液复合制动控制方法，其特征在于：所述的电液复合制动模式（二），当制动强度Z满足0.2<Z≤0.7，且制动强度大于地面附着系数

当车轮出现抱死趋势，影响制动安全，再生制动参与ABS制动过程，汽车制动由电机再生制动与液压制动共同承担，电机参与制动力为电机在当前转速下所能产生最大扭矩所产生的制动力。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车用电液复合制动控制方法，其特征在于：所述的液压制动模式，当制动强度Z满足Z>0.7，汽车处于紧急制动状态，再生制动力不再参与制动，制动控制模式2转入制动控制模式1。

7.一种电动汽车用电液复合制动控制装置，其特征在于：所述控制装置包括车轮、车轮制动器、电液复合制动ECU、制动踏板、制动踏板位置传感器、液压控制模块、液压制动系统、电机、电池、车速传感器、电机控制模块、ABS控制模块和轮速传感器，车轮与车轮制动器之间、电机与驱动轴之间、车轮制动器与液压制动系统之间分别采用动力线连接；电池、车速传感器、轮速传感器、制动踏板位置传感器和液压制动系统输出数字信号传递给电液复合制动ECU，电液复合制动ECU将数字信号传递给液压控制模块、电机控制模块和ABS控制模块；电机控制模块接收电液复合制动ECU的数字信号并为电机提供控制信号；ABS控制模块接收四个车轮的轮速传感器的感应信号、车速传感器的感应信号和电液复合制动ECU的数字信号，为液压制动系统提供控制信号；液压控制模块接收电液复合制动ECU的数字信号并为液压制动系统提供控制信号。

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