CN104144810B - 用于车辆的制动系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的制动系统(100)，包括：再生制动系统(110)和摩擦制动系统(120)。摩擦制动系统(120)包括可操作用于以传统方式使车辆减速的一个或多个传统摩擦制动器(121)和对一个或多个摩擦制动器(121)进行冷却的冷却装置(122)。冷却装置(122)包括一个或多个鼓风机(123)以及用于将鼓风机(123)产生的空气导向摩擦制动器(121)处的装置(124)。再生制动系统(110)包括可被配置作为发电机工作的电马达(111)。电马达(111)被连接到车辆负重轮中的一个或者多个上并且可操作用于通过使用车轮的一个或者多个来驱动电马达(111)产生电能以使车辆减速。通过这样做，所述再生制动系统(101)可操作用于当对车辆制动时回收能量。再生制动系统(110)可操作用于将回收能量的至少一个部分导向冷却装置(122)和/或电池组(112)。再生制动系统(110)在被使用时优先将回收能量导向电池组(112)。当电池组(112)处于基本满容量时，再生制动系统(110)将回收能量导向冷却装置(122)。当使用摩擦制动系统(120)时，启动冷却装置(122)并且将空气导向到摩擦制动器(121)处。

Description

用于车辆的制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的包含再生制动元件的制动系统，并且涉及装配有这样的制动系统的车辆。
背景技术
再生制动系统对车辆制动时损失的动能的至少一部分进行捕获并且可能地进行存储以用于将来使用。这样的系统通常被用于电动车辆和混合动力车辆。当应用再生制动器时，车辆的电驱动马达作为发电机并且将车辆的动能转换为电能，该电能被用于对电池组充电。然而，当电池组满容量时，这样的系统无法被使用，并且具有再生制动系统的车辆因而还配备有传统的摩擦制动器。
混合动力车辆倾向于比其它车辆明显更重，因为混合动力车辆包括更多的零部件数量。因此，混合动力车辆倾向于相应地具有更大的摩擦制动器以保证摩擦制动器能够足够快速地使车辆停止。反过来，相对于传统车辆，这进一步增大了混合动力车辆的质量。然而，通常希望减小车辆的质量，特别是减小车辆的非簧载质量。
JP6113404公开了一种装置，其中，由再生制动系统回收的能量被用于对摩擦制动器的制动冷却空气扇进行驱动。这使得即使当电池组充满时也能够通过对摩擦制动器进行冷却以提高摩擦制动器的抗退化性来使用再生制动。再生制动过程中产生的电力根据电池组的充电状态在车辆电池和制动冷却空气扇之间分配。因此，当电池组并未充满时，回收能量的大部分被送往电池组。当电池组被充满或者几乎充满时，回收能量的大部分被送往冷却空气扇。这提供了一种粗的控制测量，因为当电池组被充满时，再生制动受限，更多地需要制动冷却，这就更多地依赖于摩擦制动器，这导致摩擦制动器产生更多的需要被散发的热量。
然而，该装置依然引起制动冷却空气扇的不必要操作，导致能量浪费和/或机械制动器的低效操作。
本发明的实施例的目的是至少部分地克服这些问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了：一种用于车辆的制动系统，包括：再生制动系统、摩擦制动系统以及控制装置，所述再生制动系统可操作用于当对所述车辆进行制动时回收能量，所述摩擦制动系统包括一个或多个摩擦制动器以及可操作用于对所述一个或多个摩擦制动器进行冷却的冷却装置，所述控制装置可操作用于将所回收能量中的至少一部分导向对所述冷却装置进行驱动，其特征在于，温度传感器，所述温度传感器被配置为对至少一个摩擦制动器的温度进行测量并且将测量温度转发到所述控制装置，并且所述控制装置被配置为根据所述摩擦制动器或者每个摩擦制动器的测量温度将能量导向所述冷却装置。
通过对所述摩擦制动器或每个摩擦制动器的温度进行测量，能够配置为仅当制动器需要冷却时操作冷却装置。这给出了节约能量以及保证制动器达到期望的最低工作温度以对制动器性能进行优化两者结合的有益效果。
再生制动系统可以包括能量存储装置。能量存储装置可操作用于存储电能或者电化学能。能量存储装置可以包括电池组和/或电容器。控制装置可操作用于将回收能量的至少一部分导向能量存储装置。
控制装置可以将回收能量直接导向冷却装置。替代性地，回收能量可以通过一个或多个居间组件被导向冷却装置。例如，回收能量可以被导向能量存储装置并且随后从能量存储装置被导向冷却装置。
控制单元可操作用于确定存储装置中的可用容量。当能量存储装置处于基本满容量时，控制装置可以操作用于将回收能量全部导向冷却装置。这使得再生制动系统甚至在能量存储装置基本满容量时也可继续工作，。
控制装置可以操作用于，当摩擦制动器正在被使用时，将回收能量的至少一部分导向冷却装置。这可以有助于更好地耗散摩擦制动器产生的热量并且将摩擦制动器保持在相对较低的温度。控制装置可能进一步可操作用于，在摩擦制动器被使用之后的有限时间段内将回收能量的至少一部分导向冷却装置，以及/或者将回收能量的至少一部分导向冷却装置直到摩擦制动器达到要求温度。
冷却装置可以包括鼓风机以及用于将所述鼓风机产生的空气导向一个或多个摩擦制动器的装置。一个或多个摩擦制动器中的每一个可以配备有专属鼓风机。替代性地，制动系统包括可操作服务于多个摩擦制动器的鼓风机，鼓风机配备有用于将空气导向所服务的每一所述摩擦制动器上的装置。所述鼓风机可以作为用于车辆的其它组件的空气源。例如，鼓风机还可以用于对车辆的引擎进行冷却。
控制装置可以包括处理器。控制装置可操作用于控制以下各项中的任何一项或者全部：再生制动系统的启动；摩擦制动系统的启动；冷却装置的启动；以及从再生制动系统导出的回收能量的目的地。
根据本发明的第二方面，提供了：一种车辆，包括根据本发明的第一方面的制动系统。
根据本发明的第二方面的车辆根据要求或需要可以包括根据本发明的第一方面的制动系统的任何或全部特征。
车辆可以是具有内燃机、电驱动马达以及能量存储装置的混合动力车辆。车辆可以是机动车。
附图说明
为了使本发明得到更加清晰的理解，参照附图仅以示例的方式对本发明的实施例进行说明，其中：
图1为制动系统的示意图；
图2为具有制动冷却装置的第一实施例的车辆的一部分；
图3为具有制动冷却装置的第二实施例的车辆的一部分；以及
图4为制动系统的优选操作模式的示意图。
具体实施方式
参照图1，用于混合动力机动车的制动系统100包括：再生制动系统110和摩擦制动系统120。
摩擦制动系统120包括：一个或多个传统摩擦盘制动器121、冷却装置122以及温度传感器125。
一个或多个传统摩擦制动器121可操作用于以传统方式使车辆减速。每个这样的摩擦制动器121包括安装在车辆轮轴上的制动盘以及一个或多个安装在车辆底盘上的制动片。当摩擦制动器121被驱动时，促使制动片与制动盘接触并且两者之间的摩擦导致车轮相对于底盘的转动被减慢。该摩擦产生热量并因而导致制动片和制动盘变热。促使制动片与制动盘接触的力可以通过任何标准方法来提供并且可以是，例如，机械的、液压的、气动的或者电磁的力。
冷却装置122可操作用于对一个或多个摩擦制动器121进行冷却。冷却装置122包括一个或多个诸如电动机传动空气扇之类的鼓风机123以及诸如空气管之类用于将所述鼓风机123产生的空气导向摩擦制动器121处的装置124。
能够设想到冷却装置122的各种不同的具体实施例并且在此参照示出了机动车200的一部分的图2和图3对两个这样的实施例进行说明。在图2中所示的实施例中，每个摩擦制动器121配备有自己的鼓风机123和空气管124，空气管124将所述鼓风机123产生的空气导向所述摩擦制动器(简单起见仅示出一个摩擦制动器)。替代性地，摩擦制动系统120可以包括用于多个摩擦制动器121的鼓风机123和被提供用于将鼓风机123产生的空气导向每个摩擦制动器121的空气管124。这就是图3所示的实施例的情况，其中，单一鼓风机123用作两个前摩擦刹车器121(简单起见仅示出一个摩擦刹车器)的空气源。单一鼓风机123居中朝向车辆200的前方，并且还可操作用于对车辆200的引擎201进行冷却。
温度传感器122可操作用于确定一个或多个摩擦制动器121的温度。
再生制动系统110包括可被配置作为发电机工作的电驱动马达111。电马达111被连接到车辆负重轮中的一个或者多个上并且可操作用于通过使用所述车轮的一个或者多个来驱动电马达111产生电能以使车辆减速。通过这样做，再生制动系统101可操作用于当对车辆制动时回收能量。系统进一步包括电池组112和控制装置113。
控制装置113包括处理器。处理器被连接到电马达、电池组、摩擦制动器、温度传感器125以及驾驶员制动控制(例如，制动踏板)上。处理器被操作用于对以下进行控制：再生制动系统110的启动；摩擦制动系统120的启动；冷却装置122的启动；以及从再生制动系统110导出的回收能量的目的地。
在使用中，当启动制动系统100来使车辆变慢时，可以使用再生制动系统110和/或摩擦制动系统120。摩擦制动器冷却装置可在任何时候被操作，并且使用再生制动系统回收的能量和/或存储在电池组112中的能量进行驱动。
控制装置113工作以保证，在可能的情况下，再生制动系统优先于摩擦制动系统被使用，以至于再生制动系统回收的能量被尽可能多地存储在电池组中，并且摩擦制动器被维持在期望的工作温度范围内。
图4中示出了制动系统100的一个优选的操作模式400。
在如第一步骤401的制动施加上，控制装置使用温度传感器125来确定摩擦制动器的温度。在下一步骤402中，将摩擦制动器121中每一个的制动盘的温度与阈值控制温度进行对比。
如果任一制动盘的温度超过阈值控制温度，则启动冷却装置122以对制动盘进行冷却(步骤403)并且再生制动系统110回收的任何能量都被导向对冷却装置122进行驱动。任何的多余能量可以被导向对电池组充电。
如果制动盘中每一个的温度都低于阈值控制温度，则作为下一步骤404，确定电池组112是否处于满容量。如果电池组112处于满容量并且不存在可用的存储空间，则再生制动系统110回收的能量全部都被导向冷却装置122并且启动冷却装置122对所述制动盘进行冷却(步骤403)。否则，再生制动系统110回收的能量全部被导向电池组112。
在制动施加过程中该步骤序列可以被不断检视，以使得系统的操作可以随着例如摩擦制动器加热和/或电池组被充满而改变。
当摩擦制动系统120被使用并且其温度高于控制温度时，启动冷却装置122并且将空气导向到摩擦制动器121处。这有助于摩擦制动器121所产生的热量的耗散，并因而允许摩擦制动系统120更加有效率地起作用。控制装置可以导致冷却装置122在使用摩擦制动系统120之后运行一有限的时间段，和/或运行直到制动器的温度下降到低于控制温度或者低于一稍高的阈值温度。当再生制动系统并未工作时应使冷却装置的操作减到最少以避免耗尽存储在电池组中的能量。
冷却摩擦制动器121的冷却装置122与将再生制动系统110回收的能量重新导向冷却装置的结合允许人们减小电马达车辆或者混合动力马达车辆上摩擦制动器121的尺寸和重量。这对于通常比传统车辆重得多的混合动力车辆尤其有利。
制动器冷却装置的取决于摩擦制动器的温度的控制操作使得摩擦制动器被维持在期望的工作温度范围内以使摩擦制动器的效率达到最大，同时还允许将回收的能量尽可能多地存储在电池组中。
上述实施例仅以示例方式进行说明。在不超出所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，许多变型方式都是可能的。

Claims (10)

1.一种用于车辆的制动系统(100)，包括：再生制动系统(110)、摩擦制动系统(120)以及控制装置(113)，所述再生制动系统(110)包括能量存储装置并且可操作用于当对所述车辆进行制动时回收能量，所述摩擦制动系统(120)包括一个或多个摩擦制动器(121)以及可操作用于对所述一个或多个摩擦制动器进行冷却的冷却装置(122)，所述控制装置(113)可操作用于将所回收能量中的至少一部分导向对所述冷却装置进行驱动，其特征在于，温度传感器(125)，所述温度传感器(125)被配置为对所述一个或多个摩擦制动器的温度进行测量并且将测量温度转发到所述控制装置，所述控制装置被配置为根据所述一个摩擦制动器或者每个摩擦制动器的测量温度将能量导向所述冷却装置，其中，所述控制装置操作用于确定所述存储装置中的可用容量，并且被配置为：
当所述能量存储装置基本上满容量时，将所回收能量全部导向所述冷却装置；
当所述能量存储装置少于满容量并且所述摩擦制动器的温度低于阈值时，将所回收能量全部导向所述能量存储装置；
当所述摩擦制动器的温度超过阈值时，将所回收能量的至少一部分导向所述冷却装置。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述控制装置操作用于，当所述摩擦制动器正在被使用时，将所回收能量的至少一部分导向所述冷却装置。
3.根据权利要求2所述的制动系统，其中，所述控制装置操作用于，在所述摩擦制动器被使用之后的有限时间段内，将所回收能量的至少一部分导向所述冷却装置。
4.根据权利要求3所述的制动系统，其中，所述控制装置操作用于，当所述摩擦制动器不再被使用时，在所述摩擦制动器的温度超过阈值的情况下继续运行所述冷却装置。
5.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述冷却装置包括用于将空气导向所述一个或多个摩擦制动器的鼓风机。
6.根据权利要求5所述的制动系统，其中，所述一个或多个摩擦制动器中的每一个都配备有专属鼓风机。
7.根据权利要求5所述的制动系统，其中，所述鼓风机可操作服务于多个所述摩擦制动器，所述鼓风机配备有用于将空气导向所服务的每一所述摩擦制动器上的装置。
8.根据权利要求7所述的制动系统，其中，所述鼓风机还作为用于所述车辆的其它组件的空气源。
9.根据任意一项前述权利要求所述的制动系统，其中，所述控制装置可操作用于控制以下各项中的任何一项或者全部：所述再生制动系统的启动；所述摩擦制动系统的启动；所述冷却装置的启动；以及从所述再生制动系统导出的回收能量的目的地。
10.一种车辆(200)，包括根据权利要求9所述的制动系统。
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