CN106004826A - 用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统，包括储液杯(1)、主缸(2)、第一活塞(3)、制动踏板(4)、踏板顶杆(5)、第一回位弹簧(6)、第二活塞(7)、液压控制单元(8)、后轮(9)、前轮(10)、制动管路(11)、第二回位弹簧(12)、液压控制单元控制器(13)、踏板行程传感器(14)、恒力弹簧(15)、整车控制器(16)和驱动电机(17)；本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统结构简单，不需要对原有的制动回路做任何改动，难度小，成本低；本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统可以提供与原有制动系统相近的踏板感觉，同时不需要增加踏板模拟器，节约了成本。

Description

用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统
技术领域
本发明涉及汽车制动技术，特别涉及一种用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统。
背景技术
再生制动可以提高电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的能量利用效率。在再生制动过程中，驱动电机可以用作发电机，向驱动轮提供制动力，将车辆的动能或位能转化为电能，存储在动力电池中，供车辆再次加速使用。
为了实现再生制动，需要对制动踏板力和液压制动力进行解耦。现有的再生制动系统可以分为串联式再生制动系统和并联式再生制动系统。现有公开的串联式再生制动系统，不仅要对原有的液压回路进行改造，而且多数还要增加制动踏板模拟器，不仅增加了开发的难度和时间，而且增加了制动系统的成本。常规的并联式再生制动系统，虽然不需要对现有的制动回路进行改造和增加踏板模拟器，但是,只要踩下制动踏板就开始建立液压制动力，将车辆的制动能量消耗为热能耗散，而汽车制动时多数为小制动强度工况，尤其在城市拥堵路面更加明显，因此在小制动强度时，单独由驱动电机提供制动力，可以提高再生制动系统回收的能量。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本发明的目的在于提出一种不改变现有制动回路的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统，包括储液杯、主缸、第一活塞、制动踏板、踏板顶杆、第一回位弹簧、第二活塞、液压控制单元、后轮、前轮、制动管路、第二回位弹簧、液压控制单元控制器、踏板行程传感器、恒力弹簧、整车控制器和驱动电机；其特征在于：
踏板行程传感器安装在制动踏板转轴上，踏板顶杆一端与制动踏板连接，踏板顶杆另一端与第一活塞间存在间隙Δs1，主缸中装有第一活塞、第一回位弹簧、第二活塞、第二回位弹簧，其中第一回位弹簧装在主缸后腔中，第二回位弹簧装在主缸前腔中，主缸前腔、主缸后腔通过制动管路与液压控制单元相连，液压控制单元与前轮、后轮相连；
驱动电机通过传动系和前轮机械连接，提供前轮的再生制动力，再生制动力的大小由整车控制器确定；
储液杯用来存储制动液，恒力弹簧用来提供克服间隙Δs1期间的踏板感觉，踏板行程传感器用来测量制动踏板的行程，行程信号由整车控制器采集；
制动踏板的踏板力通过踏板顶杆传递到第一活塞，第一活塞挤压第一回位弹簧和制动液，将踏板力传递到第二活塞；制动液从储液杯，经主缸前腔、主缸后腔、制动管路、液压控制单元，分别流入前轮和后轮。
本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
1)本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统结构简单，不需要对原有的制动回路做任何改动，难度小，成本低；
2)本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统可以提供与原有制动系统相近的踏板感觉，同时不需要增加踏板模拟器，节约了成本；
3)空行程期间，当驱动电机因电池荷电状态或电机力矩上限限制而无法提供足够的制动力时，不足的制动力由液压控制单元的主动增压完成，保证了制动安全；
4)相对于完全解耦的线控再生制动系统中驾驶员施加的踏板力作用在踏板模拟器上，本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统将驾驶员施加的踏板力直接作用到四轮轮缸。这样可以利用驾驶员的脚踩力产生四轮制动力，相对节省了完全解耦的线控再生制动系统提供液压制动力时所消耗的能量；
5)本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统，在小制动强度工况即踏板行程小于Δs时，只利用电机制动两个驱动轮，液压控制单元不工作，提高了回收的制动能量，延长了液压控制单元的使用寿命。
本发明可以广泛应用于纯电动车辆或混合动力电动车车辆中。
附图说明
图1是传统的制动系统。
图2是本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统。
图3是本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统的制动力分配。
图4是本发明的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统的制动踏板力与踏板行程的关系。
图中：1-储液杯；2-主缸；3-第一活塞；4-制动踏板；5-踏板顶杆；6-第一回位弹簧；7-第二活塞；8-液压控制单元；9-后轮；10-前轮；11-制动管路；12-第二回位弹簧；13-液压控制单元控制器；14-踏板行程传感器；15-恒力弹簧；16-整车控制器；17-驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图1-4和具体实施方式，对本发明作进一步的说明。
如图2所示，本发明所述的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统，包括储液杯1、主缸2、第一活塞3、制动踏板4、踏板顶杆5、第一回位弹簧6、第二活塞7、液压控制单元8、后轮9、前轮10、制动管路11、第二回位弹簧12、液压控制单元控制器13、踏板行程传感器14、恒力弹簧15、整车控制器16和驱动电机17；
踏板行程传感器14安装在制动踏板4转轴上，踏板顶杆5一端与制动踏板4连接，另一端与第一活塞3间存在间隙Δs1，主缸2中装有第一活塞3、第一回位弹簧6、第二活塞7、第二回位弹簧12，其中第一回位弹簧6装在主缸2后腔中，第二回位弹簧12装在主缸2前腔中，主缸2前腔、主缸2后腔通过制动管路11与液压控制单元8相连，液压控制单元8与前轮10、后轮9相连；
驱动电机17通过传动系和前轮10机械连接，提供前轮10的再生制动力，再生制动力的大小由整车控制器16确定；
储液杯1用来存储制动液，恒力弹簧15用来提供克服间隙Δs期间的踏板感觉，踏板行程传感器14用来测量制动踏板4的行程，行程信号由整车控制器16采集；
制动踏板4的踏板力通过踏板顶杆5传递到第一活塞3，第一活塞3挤压第一回位弹簧6和制动液，将踏板力传递到第二活塞7；制动液从储液杯1，经主缸2前腔、主缸2后腔、制动管路11、液压控制单元8，分别流入前轮10和后轮9；
在踏板顶杆5和第一活塞3之间，存在间隙Δs1，
本发明还公开了一种用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统的制动方法，具体包括：
步骤1：当制动踏板4行程比较小，即踏板顶杆5的位移小于Δs1时，踏板感觉由恒力弹簧13提供，车辆的制动力仅由驱动电机17提供，驱动电机17制动力的大小由踏板行程传感器14的行程决定；其中Δs1是踏板顶杆5和第一活塞3之间存在的间隙；
如果驱动电机17因电池荷电状态或驱动电机17力矩上限限制而无法提供足够的制动力时，不足的制动力由液压控制单元8的主动增压完成；
步骤2：当制动踏板4行程较大，即踏板顶杆5的位移大于Δs1小于Δs2时，恒力弹簧13的反作用力不再增加，踏板顶杆5开始推动第一活塞3，液压控制单元8控制前轮10处于保压状态，制动液只流入后轮9，踏板感觉由踏板顶杆5和恒力弹簧13共同提供，前轮10制动力由驱动电机17提供，后轮9制动力由制动液提供；
其中Δs2为传统的制动系统产生等于驱动电机17最大制动力的液压制动力所需的踏板行程；
步骤3：当踏板行程大于Δs2时，液压控制单元8控制前轮10逐渐退出保压状态，制动液开始进入前轮10，此时踏板感觉由踏板顶杆5和恒力弹簧15共同提供，前轮10制动力由驱动电机17和制动液共同提供，后轮9制动力仅由制动液提供；
上述步骤中，在步骤1、步骤2、步骤3进行的同时，液压控制单元控制器13、整车控制器16、驱动电机17通过控制器局域网络进行通信。
恒力弹簧13的力与位移特性由液压制动系统的特性决定；
在步骤1进行的同时，如果驱动电机17因电池荷电状态或驱动电机力矩上限限制而无法提供足够的制动力时，不足的制动力由液压控制单元8的主动增压完成。
尽管参考附图详地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (3)

1.一种用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统，包括储液杯(1)储液杯(1)、主缸(2)、第一活塞(3)、制动踏板(4)、踏板顶杆(5)、第一回位弹簧(6)、第二活塞(7)、液压控制单元(8)、后轮(9)、前轮(10)、制动管路(11)、第二回位弹簧(12)、液压控制单元控制器(13)、踏板行程传感器(14)、恒力弹簧(15)、整车控制器(16)和驱动电机(17)；其特征在于：
踏板行程传感器(14)安装在制动踏板(4)转轴上，踏板顶杆(5)一端与制动踏板(4)连接，踏板顶杆(5)另一端与第一活塞(3)间存在间隙Δs1，主缸(2)中装有第一活塞(3)、第一回位弹簧(6)、第二活塞(7)、第二回位弹簧(12)，其中第一回位弹簧(6)装在主缸(2)后腔中，第二回位弹簧(12)装在主缸(2)前腔中，主缸(2)前腔、主缸(2)后腔通过制动管路(11)与液压控制单元(8)相连，液压控制单元(8)与前轮(10)、后轮(9)相连；
驱动电机(17)通过传动系和前轮(10)机械连接，提供前轮(10)的再生制动力，再生制动力的大小由整车控制器(16)确定；
储液杯(1)用来存储制动液，恒力弹簧(15)用来提供克服间隙Δs1期间的踏板感觉，踏板行程传感器(14)用来测量制动踏板(4)的行程，行程信号由整车控制器(16)采集；
制动踏板(4)的踏板力通过踏板顶杆(5)传递到第一活塞(3)，第一活塞(3)挤压第一回位弹簧(6)和制动液，将踏板力传递到第二活塞(7)；制动液从储液杯(1)，经主缸(2)前腔、主缸(2)后腔、制动管路(11)、液压控制单元(8)，分别流入前轮(10)和后轮(9)。
2.一种用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统的制动方法，其特征在于：
步骤1：当制动踏板(4)行程比较小，即踏板顶杆(5)的位移小于Δs1时，踏板感觉由恒力弹簧(13)提供，车辆的制动力仅由驱动电机(17)提供，驱动电机(17)制动力的大小由踏板行程传感器(14)的行程决定；其中Δs1是踏板顶杆(5)和第一活塞(3)之间存在的间隙；
步骤2：当制动踏板(4)行程较大，即踏板顶杆(5)的位移大于Δs1小于Δs2时，恒力弹簧(13)的反作用力不再增加，踏板顶杆(5)开始推动第一活塞(3)，液压控制单元(8)控制前轮(10)处于保压状态，制动液只流入后轮(9)，踏板感觉由踏板顶杆(5)和恒力弹簧(13)共同提供，前轮(10)制动力由驱动电机(17)提供，后轮(9)制动力由制动液提供；其中Δs2为传统的制动系统产生等于驱动电机(17)最大制动力的液压制动力所需的踏板行程；
步骤3：当踏板行程大于Δs2时，液压控制单元(8)控制前轮(10)逐渐退出保压状态，制动液开始进入前轮(10)，此时踏板感觉由踏板顶杆(5)和恒力弹簧(15)共同提供，前轮(10)制动力由驱动电机(17)和制动液共同提供，后轮(9)制动力仅由制动液提供。
3.根据权利要求2所述的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统的制动方法，其特征在于：
步骤1中，如果驱动电机(17)因电池荷电状态或驱动电机(17)力矩上限限制而无法提供足够的制动力时，不足的制动力由液压控制单元(8)的主动增压完成。
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