CN104290723B - 一种汽车电控液压制动系统及其能量回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车电控液压制动系统及其能量回收方法。汽车电控液压制动系统包括电控液压制动模块及能量供给模块。其中，电控液压制动模块包括踏板模拟器、电控单元、高压蓄能器、液压泵、油杯及液压控制单元；能量供给模块包括传动装置及离合装置。电控单元根据踏板模拟器的感知信号及制动轮缸的压力信号控制液压控制单元的进/出油电磁阀状态，同时根据车轮的转速信号及高压蓄能器的压力信号控制离合装置状态。离合装置结合时，车轮与传动装置机械连接，带动液压泵工作，将油杯中的液压油储存到高压蓄能器中；离合装置分离时则断开车轮与传动装置的机械连接。本发明能够实现汽车智能制动及制动能量回收。

Description

一种汽车电控液压制动系统及其能量回收方法

技术领域

本发明涉及汽车主动安全及先进制动系统领域，尤其是一种汽车电控液压制动系统及其能量回收方法，可应用在电机驱动和非电机驱动的汽车上。

背景技术

制动系统是汽车安全性能的重要保障，随着人们安全意识的不断提升，对汽车制动性能要求也不断提高。作为一种先进的制动系统，电控液压制动系统取消了真空助力器，结构简单紧凑，可单独控制每个车轮的制动力，易于集成ABS、TCS、EBD、ESP等功能，在新能源汽车上具有广泛应用前景，因此电控液压制动系统被认为是实现汽车主动制动功能的下一代主要产品。

其中专利US20060202551A1、专利US20070126282及专利CN1419505A等公开了不同类型的电控液压制动系统方案，能够实现汽车智能制动过程，满足汽车主动安全性能的要求。但这些技术的动力来源以电机液压泵为核心，将液压油从油杯泵入高压蓄能器中获得高压制动油。电机作为系统的核心部件，不仅增加了系统成本，且需要消耗额外电能，增加汽车电池的负担。另外，在回收制动过程再生能量时，电机需具备足够的发电功能，从而将制动能量转换为电能储备在电池中，然后利用电能驱动各种设备运转。这样将机械能转换为电能，然后将电能转换为机械能的过程，必然会带来更多的能量损耗，降低了制动过程能量回收利用率。

随着电动汽车越来越多的投入生产和运行，作为节能减排措施之一的制动能量回收技术得到广泛关注与重视，因此在改善制动再生能量回收利用率方面进行了大量研究。其中专利CN201296241阐述了纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，包括液压能/机械能传递及转换装置、液压传动装置、液压储能装置、液压系统过压保护装置、手动卸压装置和电控装置，能够达到延长纯电动汽车蓄电池组循环使用寿命，节省电能，提高车辆续驶里程的目的。专利CN202491793U公开了一种适合于纯电动汽车的线控制动系统制动能量再生装置，包括变速箱、油箱、电磁离合器、液压油泵/马达、电磁分配阀、第一电磁换向阀、高压蓄能器、第二电磁换向阀、低压蓄能器，每个车轮制动盘上增设液压制动器，变速箱的输出轴上加装一组增速齿轮机构，采用制动能量存储与释放相结合的方法，配合线控制动系统制动电机工作实现车辆制动，提高了制动能量回收利用效率。专利CN102300754A则针对装有辅助制动系统的车辆设计了制动能量回收系统，应用几组不同的液压泵实现制动能量回收，将动能转换为液压势能储存，减少了不同类型能量转换时的能量损失。这些技术主要应用在电机驱动的汽车或专用汽车中，需要同时存在两种制动系统，系统结构复杂，且相对于电动汽车，在占据比重最大的不含电机驱动的汽车上，实现智能制动功能及应用制动能量回收技术更具有实际意义。

发明内容

为了克服现有电控液压制动系统的结构复杂、成本高、制动能量回收利用率不高、应用对象局限等不足，本发明提供了一种汽车电控液压制动系统及其能量回收方法，该系统充分利用汽车中常用的机构部件实现电控液压制动系统的供能和能量回收，减少了制动过程能量转换环节，降低了能量损耗，回收效率高，能同时应用于电机驱动和不含电机驱动的汽车。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种汽车电控液压制动系统，包括电控液压制动模块及能量供给模块；

所述电控液压制动模块包括踏板模拟器、电控单元、高压蓄能器、液压泵、油杯和液压控制单元，所述能量供给模块包括传动装置和离合装置；

所述液压泵通过油管分别与高压蓄能器及、油杯连接；

所述液压控制单元的进油口与高压蓄能器连接、出油口与油杯连接、控制油口与汽车的制动轮缸连接；

所述离合装置分别与汽车车轮、传动装置机械连接；

所述传动装置与液压泵机械连接；

所述电控单元分别和踏板模拟器、汽车的制动轮缸、液压控制单元、汽车车轮、高压蓄能器、离合装置电气相连，用于采集踏板模拟器的传感器信号、汽车制动轮缸的压力信号、汽车车轮的转速信号以及高压蓄能器的压力信号，并根据所述踏板模拟器的传感器信号和汽车制动轮缸的压力信号控制所述液压控制单元的进/出油电磁阀状态、根据所述汽车车轮的转速信号和高压蓄能器的压力信号控制所述离合装置的离合状态。

本发明还公开了一种汽车电控液压制动系统的能量回收方法，包含以下步骤：

步骤2.1），电控单元采集高压蓄能器的压力信号，并将高压蓄能器的压力分别与预先设定的下限值、预先设定的上限值做比较；

步骤2.2），如果高压蓄能器的压力小于预先设定的下限值，电控单元发送“接合”信号给离合装置，离合装置接收到“接合”信号后处于接合状态，车轮带动传动装置工作，驱动液压泵将油杯中的液压油储存到高压蓄能器中，向高压蓄能器供能，直到高压蓄能器的压力大于等于预先设定的下限值；

步骤2.3），如果高压蓄能器的压力大于等于预先设定下限值且小于等于预先设定的上限值，电控单元采集车轮的转速信号，计算出制动减速度以判断汽车的行驶状态：

当汽车处于非制动的行驶状态时，电控单元发送“分离”信号给离合装置，离合装置接收到“分离”信号后处于分离状态；

当汽车处于制动的行驶状态时，电控单元发送“接合”信号给离合装置，离合装置接收到“接合”信号后处于接合状态，利用汽车动能驱动传动装置和液压泵将油杯中的制动液打入高压蓄能器中并以液压势能的形式储存；

步骤2.4），如果高压蓄能器的压力大于预先设定的上限值，电控单元发送“分离”信号给离合装置，离合装置接收到“分离”信号后，离合装置分离。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 本发明节能效果明显。一方面系统减少了电机模块，降低了电机频繁工作的能耗；另一方面充分利用制动过程的能量，能量回收时由汽车运动的动能转换为液压势能，只是在机械能之间转换，减少了现有系统能量回收利用时由动能转换为电能，再由电能转换为动能的能量损失。

2. 本发明应用前景广泛。本发明提出新的制动能量回收技术，不仅可以应用在电机驱动的汽车上，也可以应用在不含电机驱动汽车上。

3. 本发明结构简单、成本低。采用可控的机械部件组成能量供给模块，取代了现有电控液压制动系统的电机，这些机械部件可充分利用汽车现有的动力分配机构，使得系统结构简单，降低系统成本，有利于电控液压制动系统产业化进程。

附图说明

图1是汽车电控液压制动系统的结构框图；

图2是汽车电控液压制动系统能量回收方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种汽车电控液压制动系统，包括电控液压制动模块及能量供给模块。

其中，电控液压制动模块包括踏板模拟器、电控单元、高压蓄能器、液压泵、油杯、液压控制单元，能量供给模块包括传动装置及离合装置。

液压泵通过油管分别与高压蓄能器、油杯连接；液压控制单元的进油口与高压蓄能器连接、出油口与油杯连接、控制油口与制动轮缸连接。

离合装置与车轮及传动装置机械连接；传动装置与液压泵机械连接。

电控单元一方面采集踏板模拟器的传感器信号以及制动轮缸的压力信号，并根据采集到的踏板模拟器的传感器信号以及制动轮缸的压力信号向液压控制单元发送控制信号，以控制液压控制单元的进/出油电磁阀状态，实现汽车制动轮缸的压力智能调节。

同时，电控单元还采集高压蓄能器的压力信号及车轮的转速信号，并采集到的高压蓄能器的压力信号及车轮的转速信号向离合装置发送控制信号，以控制离合装置状态，从而决定是否驱动传动装置及液压泵工作，对高压蓄能器供能及进行能量回收。

图2为本发明的工作原理的流程图。

当汽车启动时，系统上电后开始工作，首先电控单元进入自检等初始化程序。然后电控单元采集高压蓄能器的压力信号，当高压蓄能器的压力小于下限值时，为保障电控液压制动系统有效运行，电控单元发送“接合”信号，离合装置接合，车轮带动传动装置工作，驱动液压泵将油杯中的液压油储存到高压蓄能器中，向高压蓄能器供能，直到压力大于下限值。

当高压蓄能器的压力大于下限值且小于上限值时，电控单元采集车轮的转速信号，计算得出制动减速度，用来判断汽车的行驶状态。当汽车处于非制动的行驶状态时，电控单元发送“分离”信号，离合装置一直处于分离状态，避免成为汽车正常行驶的动力负担，降低能源消耗；当汽车处于制动过程时，电控单元发送“接合”信号，离合装置接合，利用制动时汽车动能，驱动传动装置和液压泵，将油杯中的制动液打入高压蓄能器中并以液压势能的形式储存，实现制动能量的回收。同时，电控单元采集踏板模拟器的传感器信号，感知的驾驶员的制动意图，并根据实时检测的制动轮缸的压力信号，控制液压控制单元的进/出油电磁阀状态。制动轮缸需要增压时，打开液压控制单元的进油电磁阀，则进油口与控制口油路畅通，出油口与控制口油路关闭，高压蓄能器的高压油进入制动轮缸；制动轮缸需要减压时，打开液压控制单元的出油电磁阀，则进油口与控制口油路关闭，出油口与控制口油路畅通，制动轮缸中的液压油进入油杯；需要保压时，液压控制单元的进/出油电磁阀处于常闭状态，进油口、出油口与控制口油路均关闭，从而实现汽车制动轮缸的压力智能调节。

当高压蓄能器的压力大于上限值时，电控单元发送“分离”信号，离合装置分离，停止回收制动能量，以免损坏高压蓄能器。

以上只是对本发明的优选实施方式进行了描述。对该技术领域的普通技术人员来说，根据以上实施方式可以很容易地联想到其它的优点和变形。因此，本发明并不局限于上述实施方式，其仅仅作为例子对本发明的一种形态进行详细、示范性的说明。在不背离本发明宗旨的范围内，本领域普通技术人员在本发明技术的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 (1)

1.一种汽车电控液压制动系统的能量回收方法，其特征在于，所述汽车电控液压制动系统包括电控液压制动模块及能量供给模块；

所述电控液压制动模块包括踏板模拟器、电控单元、高压蓄能器、液压泵、油杯和液压控制单元，所述能量供给模块包括传动装置和离合装置；

所述液压泵通过油管分别与高压蓄能器、及油杯连接；

所述液压控制单元的进油口与高压蓄能器连接、出油口与油杯连接、控制油口与汽车的制动轮缸连接；

所述离合装置分别与汽车车轮、传动装置机械连接；

所述传动装置与液压泵机械连接；

所述电控单元分别和踏板模拟器、汽车的制动轮缸、液压控制单元、汽车车轮、高压蓄能器、离合装置电气相连，用于采集踏板模拟器的传感器信号、汽车制动轮缸的压力信号、汽车车轮的转速信号以及高压蓄能器的压力信号，并根据所述踏板模拟器的传感器信号和汽车制动轮缸的压力信号控制所述液压控制单元的进/出油电磁阀状态、根据所述汽车车轮的转速信号和高压蓄能器的压力信号控制所述离合装置的离合状态；

所述能量回收方法包含以下步骤：

步骤1），电控单元采集高压蓄能器的压力信号，并将高压蓄能器的压力分别与预先设定的下限值、预先设定的上限值做比较；

步骤2），如果高压蓄能器的压力小于预先设定的下限值，电控单元发送“接合”信号给离合装置，离合装置接收到“接合”信号后处于接合状态，车轮带动传动装置工作，驱动液压泵将油杯中的液压油储存到高压蓄能器中，向高压蓄能器供能，直到高压蓄能器的压力大于等于预先设定的下限值；

步骤3），如果高压蓄能器的压力大于等于预先设定下限值且小于等于预先设定的上限值，电控单元采集车轮的转速信号，计算出制动减速度以判断汽车的行驶状态：

当汽车处于非制动的行驶状态时，电控单元发送“分离”信号给离合装置，离合装置接收到“分离”信号后处于分离状态；

当汽车处于制动的行驶状态时，电控单元发送“接合”信号给离合装置，离合装置接收到“接合”信号后处于接合状态，利用汽车动能驱动传动装置和液压泵将油杯中的制动液打入高压蓄能器中并以液压势能的形式储存；

步骤4），如果高压蓄能器的压力大于预先设定的上限值，电控单元发送“分离”信号给离合装置，离合装置接收到“分离”信号后，离合装置分离。