CN103448559A - 纯电动汽车用电机制动控制系统 - Google Patents

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CN103448559A CN2013103653984A CN201310365398A CN103448559A CN 103448559 A CN103448559 A CN 103448559A CN 2013103653984 A CN2013103653984 A CN 2013103653984A CN 201310365398 A CN201310365398 A CN 201310365398A CN 103448559 A CN103448559 A CN 103448559A
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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车用电机制动控制系统，包括解耦器、整车控制系统、制动力矩分配器、主电机控制器、电机制动机构；解耦器根据刹车深度变化信号输出刹车状态信号及所需总制动力矩；整车控制系统根据刹车状态信号的状态，输出主电机控制信号及制动分配启动信号；制动力矩分配器根据制动分配启动信号的状态输出主电机控制信号及各电机制动机构的制动力矩分配信号；主电机控制器根据主电机控制信号的状态控制主驱动电机工作；电机制动机构，分别固定在车辆的各轮毂上，根据相应制动力矩分配信号的状态输出施加到相应轮毂的制动力矩。本发明的纯电动汽车用电机制动控制系统，成本低，制动可靠性高。

Description

纯电动汽车用电机制动控制系统
技术领域
本发明涉及汽车技术，特别涉及一种纯电动汽车用电机制动控制系统。
背景技术
传统燃油汽车的制动系统主要有气动式、液压式和气液混合式，刹车助力是由发动机带动真空泵形成空气压差来提供。随着环境污染与能源危机的加深，纯电动汽车成为业界研究和发展的重点。目前，大部分纯电动汽车的制动系统沿袭传统燃油车的液压制动系统。为了提供刹车助力，纯电动汽车还要增加真空助力泵形成压差，这不仅增加了成本和噪音，且助力泵能力有限，紧急刹车及坡道连续刹车的安全性和可靠性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纯电动汽车用电机制动控制系统，成本低，制动可靠性高。
为解决上述技术问题，本发明提供的纯电动汽车用电机制动控制系统，包括解耦器、整车控制系统、制动力矩分配器、主电机控制器、电机制动机构；
所述解耦器，用于根据刹车深度变化信号，输出刹车状态信号及所需总制动力矩；
所述整车控制系统，用于根据刹车状态信号的状态，输出主电机控制信号及制动分配启动信号；
所述制动力矩分配器，用于根据制动分配启动信号的状态，输出主电机控制信号及各电机制动机构的制动力矩分配信号；
所述主电机控制器，用于根据所述主电机控制信号的状态，控制纯电动汽车的主驱动电机工作；
所述电机制动机构，用于分别固定在车辆的各轮毂上，根据相应制动力矩分配信号的状态输出施加到相应轮毂的制动力矩。
较佳的，所述电机制动机构，包括辅助电机执行系统、运动转换机构；
所述辅助电机执行系统，包括辅助电机控制器、直流无刷伺服电机；
所述辅助电机控制器，用于根据制动力矩分配信号的状态，控制直流无刷伺服电机的输出轴旋转运动；
所述运动转换机构，包括减速增矩装置、直线运动转换结构、卡钳，用于将直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动，降速增矩，转换为卡钳的直线运动，向轮毂施加制动力矩；
所述减速增矩装置，用于将直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动降速增矩；
所述直线运动转换结构，用于将经所述减速增矩装置降速增矩后的直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动转换为直线运动，并带动所述卡钳直线运动；
所述卡钳，用于向轮毂施加制动力矩。
较佳的，刹车状态信号的状态，包括紧急刹车状态、正常刹车状态；
纯电动汽车用电机制动控制系统，包括四个电机制动机构，还包括防抱死刹车系统；
所述四个电机制动机构，用于分别固定在车辆的左前、右前、左后、右后四个轮毂上；
所述整车控制系统，接收刹车状态信号及各防抱死条件信号，当刹车状态信号为紧急刹车状态，则输出关断状态的主电机控制信号；并且，如果各防抱死条件信号的状态符合防抱死触发条件，则发送防抱死触发信号到所述防抱死刹车系统，如果各防抱死条件信号的状态不符合防抱死触发条件，则发送紧急刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；
所述防抱死刹车系统，当接收到防抱死触发信号，则分别发送防抱死制动力矩分配信号到各电机制动机构；
所述制动力矩分配器，当接收到紧急刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送紧急刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构。
较佳的，所述解耦器，当刹车深度大于总刹车深度的第一深度比例，并且刹车深度连续增大直到达到总刹车深度的第一比例的时间小于第一时间，则输出紧急刹车状态信号；否则输出正常刹车状态信号；第一比例小于100%且大于50%，第一时间小于0.5秒。
较佳的，第一比例，为80%；
第一时间，为0.2秒。
较佳的，所述紧急刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加最大制动力矩；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第二时间内不向轮毂施加制动力矩，在第二时间后向轮毂施加最大制动力矩的第二比例；第二比例小于100%且大于50%，第二时间小于50毫秒。
较佳的，第二比例，为80%；
第二时间，为10毫秒。
较佳的，所述整车控制系统，还实时接收主驱动电机的输出转速信号、电池管理系统发出的荷电状态信号；
当刹车状态信号为正常刹车状态：
如果荷电状态信号的状态为大于等于总荷电的第三比例，则所述整车控制系统，输出关断状态的主电机控制信号，并发送正常刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；第三比例小于100%且大于50%；
如果荷电状态信号的状态为小于总荷电的第三比例，当主驱动电机的输出转速小于设定转速，则所述整车控制系统，输出关断状态的主电机控制信号，并发送正常刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；当主驱动电机的输出转速大于等于设定转速，则所述整车控制系统，输出允许回馈状态的主电机控制信号，并发送回馈刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；
所述主电机控制器，当所述主电机控制信号为允许回馈状态时，控制纯电动汽车的主驱动电机向纯电动汽车的动力电池输出电能，并控制纯电动汽车的主驱动电机输出制动负扭矩，制动负扭矩的值等于所需能量回馈制动力矩；
所述制动力矩分配器，当接收到正常刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送正常刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构；当接收到回馈刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送回馈刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构。
较佳的，第三比例，为85%；
设定转速，为100转每分钟。
较佳的，所述正常刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加所需机械制动力矩的第四比例；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第三时间内不向轮毂施加制动力矩，在第三时间后向轮毂施加（（1-第四比例）*所需机械制动力矩），第四比例小于100%且大于50%，第三时间小于50毫秒；
所述正常刹车制动力矩分配信号，所对应的所需机械制动力矩等于所需总制动力矩。
较佳的，第四比例，为80%；
第三时间，为20毫秒。
较佳的，所述回馈刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加所需机械制动力矩的第五比例；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第四时间内不向轮毂施加制动力矩，在第四时间后向轮毂施加（（1-第五比例）*所需机械制动力矩），第五比例小于100%且大于50%；
所述回馈刹车制动力矩分配信号，所对应的所需机械制动力矩，为所需总制动力矩同所需能量回馈制动力矩的差；
所需能量回馈制动力矩，小于所需总制动力矩的第六比例并且大于等于0，第六比例小于100%且大于50%；
所需能量回馈制动力矩，按照转速同制动力矩相对应的反馈制动曲线，根据主驱动电机的当前输出转速确定。
较佳的，第五比例，为70%；
第六比例，为70%；
第四时间，为20毫秒。
较佳的，电机制动机构，设置有旋转位置传感器；
所述旋转位置传感器，用于检测电机制动机构的直流无刷伺服电机的输出轴的旋转位置；
如果固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差小于第七比例，第七比例小于1%，则所述制动力矩分配器输出到车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号，根据固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差进行反馈调节；
如果固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差小于第七比例，则所述制动力矩分配器输出到车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号，根据固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差进行反馈调节。
较佳的，第七比例，为0.1%。
较佳的，当刹车状态信号为正常刹车状态：
如果所述制动力矩分配器输出到车辆的一轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号中的旋转位置同旋转位置传感器检测到的该轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置的差，超过所述制动力矩分配器输出到车辆的该轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号中的旋转位置的第八比例，第八比例小于10%，则电机制动机构失效，所述制动力矩分配器进入故障模式；
所述制动力矩分配器在故障模式下的工作过程如下：
如果失效的电机制动机构等于1，则
上式中，F为所需机械制动力矩，Ffl、Ffr、Frl、Frr分别为左前、右前、左后、右后电机制动机构的制动力矩，lf为车辆质心到前轮的距离，lr为车辆质心到后轮的距离，F失效为失效电机制动机构的制动力矩，a大于1；
如果Ffl、Ffr、Frl、Frr都不超过最大制动力矩，则所述制动力矩分配器控制左前、右前、左后、右后电机制动机构的制动力矩分别为Ffl、Ffr、Frl、Frr；
如果Ffl、Ffr、Frl、Frr至少有一个超过其最大制动力矩，则所述制动力矩分配器控制失效电机制动机构及其交叉位置的电机制动机构的制动力矩为0，控制其他两电机制动机构的制动力矩为F/2，如果F/2大于电机制动机构的最大制动力矩，则控制其他两电机制动机构的制动力矩为最大制动力矩；
如果失效的电机制动机构大于2，则所述制动力矩分配器控制发出报警信号；
如果失效的电机制动机构是位于交叉位置的两个电机制动机构，则所述制动力矩分配器控制两个失效电机制动机构的制动力矩为0，控制其他两个电机制动机构的制动力矩为F/2，并控制发出报警信号，如果F/2大于电机制动机构的最大制动力矩，则控制其他两电机制动机构的制动力矩为最大制动力矩；
如果失效的电机制动机构是2个非位于交叉位置的电机制动机构，则所述制动力矩分配器控制发出报警信号。
较佳的，所述整车控制系统、制动力矩分配器、主电机控制器、电机制动机构间通过CAN线通信；
第八比例为5%；
a为7/3。
本发明的纯电动汽车用电机制动控制系统，制动踏板提供刹车深度变化信号，解耦器将制动踏板输出的刹车深度变化信号进行解耦，计算输出实时所需总制动力矩及刹车状态，制动力矩分配器根据实时车辆工况和解耦器的输出信号分配各电机制动机构的制动力矩，实现机械制动。实施例一的纯电动汽车用电机制动控制系统，利用电子机械式刹车来代替原有的液压系统，不仅省去了原有的液压回路、助力装置、液压阀和管路系统，降低了成本，更增强了制动的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的纯电动汽车用电机制动控制系统一实施例示意图；
图2是本发明的纯电动汽车用电机制动控制系统一实施例的电机制动机构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
纯电动汽车用电机制动控制系统，如图1所示，包括解耦器2、整车控制系统3、制动力矩分配器4、主电机控制器5、电机制动机构9；
所述解耦器2，用于根据刹车深度变化信号，输出刹车状态信号及所需总制动力矩；
所述整车控制系统3，用于根据刹车状态信号的状态，输出主电机控制信号及制动分配启动信号；
所述制动力矩分配器4，用于根据制动分配启动信号的状态，输出主电机控制信号及各电机制动机构的制动力矩分配信号；
所述主电机控制器5，用于根据所述主电机控制信号的状态，控制纯电动汽车的主驱动电机工作；
所述电机制动机构9，用于分别固定在车辆的各轮毂10上，根据相应制动力矩分配信号的状态输出施加到相应轮毂的制动力矩。
较佳的，所述电机制动机构，如图2所示，包括辅助电机执行系统、运动转换机构；
所述辅助电机执行系统，包括辅助电机控制器、直流无刷伺服电机；
所述辅助电机控制器，用于根据制动力矩分配信号的状态，控制直流无刷伺服电机的输出轴旋转运动；
所述运动转换机构，包括减速增矩装置、直线运动转换结构、卡钳，用于将直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动，降速增矩，转换为卡钳的直线运动，向轮毂施加制动力矩；
所述减速增矩装置，用于将直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动降速增矩；
所述直线运动转换结构，用于将经所述减速增矩装置降速增矩后的直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动转换为直线运动，并带动所述卡钳直线运动；
所述卡钳，用于向轮毂施加制动力矩。
实施例一的纯电动汽车用电机制动控制系统，制动踏板1提供刹车深度变化信号，解耦器将制动踏板1输出的刹车深度变化信号进行解耦，计算输出实时所需总制动力矩及刹车状态，制动力矩分配器根据实时车辆工况和解耦器的输出信号分配各电机制动机构的制动力矩，实现机械制动。实施例一的纯电动汽车用电机制动控制系统，利用电子机械式刹车来代替原有的液压系统，不仅省去了原有的液压回路、助力装置、液压阀和管路系统，降低了成本，更增强了制动的可靠性。
实施例二
基于实施例一的纯电动汽车用电机制动控制系统，刹车状态信号的状态，包括紧急刹车状态、正常刹车状态；
纯电动汽车用电机制动控制系统，包括四个电机制动机构，还包括防抱死刹车系统（Anti-locked Braking System,ABS）6；
所述四个电机制动机构9，用于分别固定在车辆的左前、右前、左后、右后四个轮毂10上；
所述整车控制系统3，接收刹车状态信号及各防抱死条件信号，当刹车状态信号为紧急刹车状态，则输出关断状态的主电机控制信号；并且，如果各防抱死条件信号的状态符合防抱死触发条件，则发送防抱死触发信号到所述防抱死刹车系统6，如果各防抱死条件信号的状态不符合防抱死触发条件，则发送紧急刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器4；
所述主电机控制器，当所述主电机控制信号为关断状态时，控制纯电动汽车的主驱动电机停止输出扭矩；
所述防抱死刹车系统6，当接收到防抱死触发信号，则分别发送防抱死制动力矩分配信号到各电机制动机构；
所述制动力矩分配器4，当接收到紧急刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送紧急刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构。
较佳的，所述解耦器2，当刹车深度大于总刹车深度的第一比例，并且刹车深度连续增大直到达到总刹车深度的第一比例的时间小于第一时间，则输出紧急刹车状态信号；否则输出正常刹车状态信号；第一比例小于100%且大于50%，第一时间小于0.5秒。第一比例可以为80%，第一时间可以为0.2秒。
较佳的，所述紧急刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加最大制动力矩；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第二时间内不向轮毂施加制动力矩，在第二时间后向轮毂施加最大制动力矩的第二比例；第二比例小于100%且大于50%，第二时间小于50毫秒。第二比例可以为80%，第二时间可以为10毫秒。
实施例三
基于实施例二的纯电动汽车用电机制动控制系统，所述整车控制系统，还实时接收主驱动电机的输出转速信号、电池管理系统（BMS）发出的荷电状态信号（SOC）；
当刹车状态信号为正常刹车状态：
如果荷电状态信号的状态为大于等于总荷电的第三比例，则所述整车控制系统，输出关断状态的主电机控制信号，并发送正常刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；
如果荷电状态信号的状态为小于总荷电的第三比例，当主驱动电机的输出转速小于设定转速，则所述整车控制系统，输出关断状态的主电机控制信号，并发送正常刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；当主驱动电机的输出转速大于等于设定转速，则所述整车控制系统，输出允许回馈状态的主电机控制信号，并发送回馈刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；第三比例小于100%且大于50%；第三比例可以为85%，设定转速可以为100转每分钟；
所述主电机控制器，当所述主电机控制信号为允许回馈状态时，控制纯电动汽车的主驱动电机向纯电动汽车的动力电池输出电能，并控制纯电动汽车的主驱动电机输出制动负扭矩，制动负扭矩的值等于所需能量回馈制动力矩；
所述制动力矩分配器，当接收到正常刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送正常刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构；当接收到回馈刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送回馈刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构。
较佳的，所述正常刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加所需机械制动力矩的第四比例；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第三时间内不向轮毂施加制动力矩，在第三时间后向轮毂施加（（1-第四比例）*所需机械制动力矩）；
所述正常刹车制动力矩分配信号所对应的所需机械制动力矩，等于所需总制动力矩；
第四比例小于100%且大于50%，第三时间小于50毫秒；
第四比例可以为80%，第三时间可以为20毫秒。
较佳的，所述回馈刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加所需机械制动力矩的第五比例；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第四时间内不向轮毂施加制动力矩，在第四时间后向轮毂施加（（1-第五比例）*所需机械制动力矩）；
所述回馈刹车制动力矩分配信号所对应的所需机械制动力矩，为所需总制动力矩同所需能量回馈制动力矩的差；
所需能量回馈制动力矩，小于所需总制动力矩的第六比例并且大于等于0；
所需能量回馈制动力矩，按照转速同制动力矩相对应的反馈制动曲线，根据主驱动电机的当前输出转速确定。
第五比例小于100%且大于50%，第四时间小于50毫秒，第六比例小于100%且大于50%；第五比例可以为70%，第四时间可以为20毫秒，第六比例可以为70%。
实施例三的纯电动汽车用电机制动控制系统，在满足制动力矩需求的基础上，尽量增加主驱动电机电气制动回馈的比例，在进行制动时主驱动电机可转变为发电机，将部分汽车动能转换为电能储存在动力电池中，提高了制动回收效率。
实施例四
基于实施例三的纯电动汽车用电机制动控制系统，电机制动机构，设置有旋转位置传感器；
所述旋转位置传感器，用于检测电机制动机构的直流无刷伺服电机的输出轴的旋转位置；
如果固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差小于第七比例，第七比例小于1%，则所述制动力矩分配器输出到车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号，根据固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差进行反馈调节；
如果固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差小于第七比例，第七比例小于1%，则所述制动力矩分配器输出到车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号，根据固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差进行反馈调节。
第七比例可以为0.1%。
基于实施例四的纯电动汽车用电机制动控制系统，前轮轮毂上的两个个电机制动机构之间有位置反馈，后轮轮毂上的两个个电机制动机构之间有位置反馈，保证了施加在前轮或后轮左右两个轮毂上的制动力矩相差在第七比例内，保证制动的平稳、安全。
实施例五
基于实施例四的纯电动汽车用电机制动控制系统，当刹车状态信号为正常刹车状态：
当所述制动力矩分配器输出到车辆的一轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号中的旋转位置同旋转位置传感器检测到的该轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置的差，超过所述制动力矩分配器输出到车辆的该轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号中的旋转位置的第八比例，第八比例小于10%，则所述制动力矩分配器判定该电机制动机构失效，所述制动力矩分配器进入故障模式；
所述制动力矩分配器在故障模式下的工作过程如下：
如果失效的电机制动机构等于1，则
Figure BDA0000369232590000101
上式中，F为所需机械制动力矩，Ffl、Ffr、Frl、Frr分别为左前、右前、左后、右后电机制动机构的制动力矩，lf为车辆质心到前轮的距离，lr为车辆质心到后轮的距离，F失效为失效电机制动机构的制动力矩，a大于1；
式（1）为保证四个轮的制动力矩之和能够满足制动总需求；式（2）为力偶平衡方程，各个车轮产生的横摆力矩必须平衡才能保证车体不出现原地旋转工况，因此四个车轮的制动力矩分配必须满足公式（2）；式（3）表示前后制动力矩之比为a，与正常工作时前后制动力矩分配保持一致；式（4）表示失效的电机制动机构的制动力矩分配为0。
计算公式中有四个方程，四个未知数，将得到一个唯一解。
如果Ffl、Ffr、Frl、Frr都不超过电机制动机构的最大制动力矩，则所述制动力矩分配器控制左前、右前、左后、右后电机制动机构的制动力矩分别为Ffl、Ffr、Frl、Frr；
如果Ffl、Ffr、Frl、Frr至少有一个超过电机制动机构的最大制动力矩，则所述制动力矩分配器控制失效电机制动机构及其交叉位置的电机制动机构的制动力矩为0，控制其他两电机制动机构的制动力矩为F/2，如果F/2大于电机制动机构的最大制动力矩，则控制其他两电机制动机构的制动力矩为最大制动力矩；
如果失效的电机制动机构大于2，则所述制动力矩分配器控制发出报警信号；
如果失效的电机制动机构是位于交叉位置的两个电机制动机构，则所述制动力矩分配器控制两个失效电机制动机构的制动力矩为0，控制其他两个电机制动机构的制动力矩为F/2，并控制发出报警信号，如果F/2大于电机制动机构的最大制动力矩，则控制其他两电机制动机构的制动力矩为其最大制动力矩；
如果失效的电机制动机构是2个非位于交叉位置的电机制动机构，则所述制动力矩分配器控制发出报警信号。
较佳的，所述整车控制系统、制动力矩分配器、主电机控制器、电机制动机构间通过CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)线通信；
第八比例可以为5%，a可以为7/3。
实施例五的纯电动汽车用电机制动控制系统，当有失效的电机制动机构时，进行相应的制动控制，保证安全、稳定制动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (17)

1.一种纯电动汽车用电机制动控制系统，包括解耦器、整车控制系统、制动力矩分配器、主电机控制器、电机制动机构；
所述解耦器，用于根据刹车深度变化信号，输出刹车状态信号及所需总制动力矩；
所述整车控制系统，用于根据刹车状态信号的状态，输出主电机控制信号及制动分配启动信号；
所述制动力矩分配器，用于根据制动分配启动信号的状态，输出主电机控制信号及各电机制动机构的制动力矩分配信号；
所述主电机控制器，用于根据所述主电机控制信号的状态，控制纯电动汽车的主驱动电机工作；
所述电机制动机构，用于分别固定在车辆的各轮毂上，根据相应制动力矩分配信号的状态输出施加到相应轮毂的制动力矩。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
所述电机制动机构，包括辅助电机执行系统、运动转换机构；
所述辅助电机执行系统，包括辅助电机控制器、直流无刷伺服电机；
所述辅助电机控制器，用于根据制动力矩分配信号的状态，控制直流无刷伺服电机的输出轴旋转运动；
所述运动转换机构，包括减速增矩装置、直线运动转换结构、卡钳，用于将直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动，降速增矩，转换为卡钳的直线运动，向轮毂施加制动力矩；
所述减速增矩装置，用于将直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动降速增矩；
所述直线运动转换结构，用于将经所述减速增矩装置降速增矩后的直流无刷伺服电机的输出轴的旋转运动转换为直线运动，并带动所述卡钳直线运动；
所述卡钳，用于向轮毂施加制动力矩。
3.根据权利要求2所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
刹车状态信号的状态，包括紧急刹车状态、正常刹车状态；
纯电动汽车用电机制动控制系统，包括四个电机制动机构，还包括防抱死刹车系统；
所述四个电机制动机构，用于分别固定在车辆的左前、右前、左后、右后四个轮毂上；
所述整车控制系统，接收刹车状态信号及各防抱死条件信号，当刹车状态信号为紧急刹车状态，则输出关断状态的主电机控制信号；并且，如果各防抱死条件信号的状态符合防抱死触发条件，则发送防抱死触发信号到所述防抱死刹车系统，如果各防抱死条件信号的状态不符合防抱死触发条件，则发送紧急刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；
所述主电机控制器，当所述主电机控制信号为关断状态时，控制纯电动汽车的主驱动电机停止输出扭矩；
所述防抱死刹车系统，当接收到防抱死触发信号，则分别发送防抱死制动力矩分配信号到各电机制动机构；
所述制动力矩分配器，当接收到紧急刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送紧急刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构。
4.根据权利要求3所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
所述解耦器，当刹车深度大于总刹车深度的第一深度比例，并且刹车深度连续增大直到达到总刹车深度的第一比例的时间小于第一时间，则输出紧急刹车状态信号；否则输出正常刹车状态信号；第一比例小于100%且大于50%，第一时间小于0.5秒。
5.根据权利要求4所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
第一比例，为80%；
第一时间，为0.2秒。
6.根据权利要求3所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
所述紧急刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加最大制动力矩；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第二时间内不向轮毂施加制动力矩，在第二时间后向轮毂施加最大制动力矩的第二比例；第二比例小于100%且大于50%，第二时间小于50毫秒。
7.根据权利要求6所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
第二比例，为80%；
第二时间，为10毫秒。
8.根据权利要求3所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
所述整车控制系统，还实时接收主驱动电机的输出转速信号、电池管理系统发出的荷电状态信号；
当刹车状态信号为正常刹车状态：
如果荷电状态信号的状态为大于等于总荷电的第三比例，则所述整车控制系统，输出关断状态的主电机控制信号，并发送正常刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；第三比例小于100%且大于50%；
如果荷电状态信号的状态为小于总荷电的第三比例，当主驱动电机的输出转速小于设定转速，则所述整车控制系统，输出关断状态的主电机控制信号，并发送正常刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；当主驱动电机的输出转速大于等于设定转速，则所述整车控制系统，输出允许回馈状态的主电机控制信号，并发送回馈刹车状态的制动分配启动信号到所述制动力矩分配器；
所述主电机控制器，当所述主电机控制信号为允许回馈状态时，控制纯电动汽车的主驱动电机向纯电动汽车的动力电池输出电能，并控制纯电动汽车的主驱动电机输出制动负扭矩，制动负扭矩的值等于所需能量回馈制动力矩；
所述制动力矩分配器，当接收到正常刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送正常刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构；当接收到回馈刹车状态的制动分配启动信号，则分别发送回馈刹车制动力矩分配信号到各电机制动机构。
9.根据权利要求8所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
第三比例，为85%；
设定转速，为100转每分钟。
10.根据权利要求8所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
所述正常刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加所需机械制动力矩的第四比例；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第三时间内不向轮毂施加制动力矩，在第三时间后向轮毂施加（（1-第四比例）*所需机械制动力矩），第四比例小于100%且大于50%，第三时间小于50毫秒；
所述正常刹车制动力矩分配信号，所对应的所需机械制动力矩等于所需总制动力矩。
11.根据权利要求10所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
第四比例，为80%；
第三时间，为20毫秒。
12.根据权利要求8所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
所述回馈刹车制动力矩分配信号，控制固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构，立即向轮毂施加所需机械制动力矩的第五比例；控制固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构，在第四时间内不向轮毂施加制动力矩，在第四时间后向轮毂施加（（1-第五比例）*所需机械制动力矩），第五比例小于100%且大于50%；
所述回馈刹车制动力矩分配信号，所对应的所需机械制动力矩，为所需总制动力矩同所需能量回馈制动力矩的差；
所需能量回馈制动力矩，小于所需总制动力矩的第六比例并且大于等于0，第六比例小于100%且大于50%；
所需能量回馈制动力矩，按照转速同制动力矩相对应的反馈制动曲线，根据主驱动电机的当前输出转速确定。
13.根据权利要求12所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
第五比例，为70%；
第六比例，为70%；
第四时间，为20毫秒。
14.根据权利要求12所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
电机制动机构，设置有旋转位置传感器；
所述旋转位置传感器，用于检测电机制动机构的直流无刷伺服电机的输出轴的旋转位置；
如果固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差小于第七比例，第七比例小于1%，则所述制动力矩分配器输出到车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号，根据固定于车辆的左前、右前轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差进行反馈调节；
如果固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差小于第七比例，则所述制动力矩分配器输出到车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号，根据固定于车辆的左后、右后轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置误差进行反馈调节。
15.根据权利要求14所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
第七比例，为0.1%。
16.根据权利要求14所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
当刹车状态信号为正常刹车状态：
如果所述制动力矩分配器输出到车辆的一轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号中的旋转位置同旋转位置传感器检测到的该轮毂上的电机制动机构的输出轴的旋转位置的差，超过所述制动力矩分配器输出到车辆的该轮毂上的电机制动机构的制动力矩分配信号中的旋转位置的第八比例，第八比例小于10%，则电机制动机构失效，所述制动力矩分配器进入故障模式；
所述制动力矩分配器在故障模式下的工作过程如下：
如果失效的电机制动机构等于1，则
Figure FDA0000369232580000051
上式中，F为所需机械制动力矩，Ffl、Ffr、Frl、Frr分别为左前、右前、左后、右后电机制动机构的制动力矩，lf为车辆质心到前轮的距离，lr为车辆质心到后轮的距离，F失效为失效电机制动机构的制动力矩，a大于1；
如果Ffl、Ffr、Frl、Frr都不超过最大制动力矩，则所述制动力矩分配器控制左前、右前、左后、右后电机制动机构的制动力矩分别为Ffl、Ffr、Frl、Frr；
如果Ffl、Ffr、Frl、Frr至少有一个超过其最大制动力矩，则所述制动力矩分配器控制失效电机制动机构及其交叉位置的电机制动机构的制动力矩为0，控制其他两电机制动机构的制动力矩为F/2，如果F/2大于电机制动机构的最大制动力矩，则控制其他两电机制动机构的制动力矩为最大制动力矩；
如果失效的电机制动机构大于2，则所述制动力矩分配器控制发出报警信号；
如果失效的电机制动机构是位于交叉位置的两个电机制动机构，则所述制动力矩分配器控制两个失效电机制动机构的制动力矩为0，控制其他两个电机制动机构的制动力矩为F/2，并控制发出报警信号，如果F/2大于电机制动机构的最大制动力矩，则控制其他两电机制动机构的制动力矩为最大制动力矩；
如果失效的电机制动机构是2个非位于交叉位置的电机制动机构，则所述制动力矩分配器控制发出报警信号。
17.根据权利要求16所述的纯电动汽车用电机制动控制系统，其特征在于，
所述整车控制系统、制动力矩分配器、主电机控制器、电机制动机构间通过CAN线通信；
第八比例为5%；
a为7/3。
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