CN106627538A - 一种电液混合制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车制动技术领域，公开了一种电液混合制动系统，包括：整车控制器、液压制动系统、电机控制器、电机、电池箱、制动踏板以及与之相连的位移传感器；电机控制器分别与电机以及电池箱相连；整车控制器与电池箱相连，执行电池箱管理；位移传感器与整车控制器相连，测量制动踏板的行程并回传给整车控制器，控制反馈制动操作；位移传感器还与液压制动系统相连，将测得的制动踏板行程发送给液压制动系统，执行液压制动操作；在液压制动系统中设置触发阈值，当且仅当制动踏板的行程大于或者等于触发阈值时，液压制动系统投入制动操作。本发明提供了一种制动性能可靠，制动能量回馈利用率高且机械制动构件损耗低的制动系统。

Description

一种电液混合制动系统

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，特别涉及一种电液混合制动系统。

背景技术

车辆制动对车辆行驶的重要性不言而喻。电动汽车在制动过程中，采用纯液压制动系统，长期作用会导致摩擦片磨损严重甚至制动失效；若电动汽车仅仅依靠电机进行反馈制动，由于电动机回馈制动转矩受到电机外特性和蓄电池充电特性限制，在较高附着系数路面或高速紧急制动时，无法满足车辆制动需求，导致制动力不足。

目前本领域内，对电动汽车制动系统已进行的大量研究中，提出了多种再生制动与液压制动匹配控制的策略和方法，但主要局限于满足电动汽车在城市路况下的应用，无法适应煤矿井下复杂的应用工况。另一方面，液压制动时，制动能量以摩擦热能形式散失，无法回收。

发明内容

本发明提供一种电液混合制动系统，解决现有技术中液压制动由于摩擦导致可靠性差，电制动受电机外特性及蓄电池充电特性限制制动能力不足，且混合制动无法适应复杂路面情况的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电液混合制动系统，包括：整车控制器、液压制动系统、电机控制器、电机、电池箱、制动踏板以及与之相连的位移传感器；

所述电机控制器分别与所述电机以及所述电池箱相连，控制反馈制动操作以及制动电能回收；

所述整车控制器与所述电池箱相连，执行电池箱管理；

所述位移传感器与所述整车控制器相连，测量制动踏板的行程并回传给所述整车控制器，控制反馈制动操作；

所述位移传感器还与所述液压制动系统相连，将测得的制动踏板行程发送给液压制动系统，执行液压制动操作；

其中，在所述液压制动系统中设置触发阈值，当且仅当制动踏板的行程大于或者等于所述触发阈值时，所述液压制动系统投入制动操作。

进一步地，所述电液混合制动系统还包括：制动电阻；

所述制动电阻与所述电机控制器相连，实现辅助电制动，限制母线电压出于安全范围以内；

其中，当制动操作过程中母线上的电压超过预设阈值，接入所述制动电阻。

进一步地，所述整车控制器制动控制步骤包括：

获得制动踏板行程信号，计算踏板制动转矩；

依据电机的最大制动功率和转速计算可输出制动转矩；

比较所述踏板制动转矩和所述可输出制动转矩，并将较小的发送给所述电机控制器。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的电液混合制动系统，将电机反馈制动与液压制动巧妙地结合在一起，通过制动踏板以及与之连接的位移传感器，将制动操作有序的分成纯电制动和电液混合制动。具体来说，通过位移传感器实时测量制动踏板的行程，发送给整车控制器，用于计算电制动转矩，发送给电机控制器执行电制动；同时，将位移传感器的行程信号发送给液压制动系统，但且仅当行程达到或者超出预设的临界阈值时，液压制动系统才投入制动操作，实现电液混合制动。即，在全过程中都执行电制动操作，能够有效的实现能量的反馈利用；一方面在路况好的情况下，制动压力不高的时候，在保证制动需求的情况下，大幅降低了了液压制动组件的损耗；另一方面，在复杂路面情况下，投入液压制动，实现双制动操作，能够保证制动的可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的电液混合制动系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种电液混合制动系统，解决现有技术中液压制动由于摩擦导致可靠性差，电制动受电机外特性及蓄电池充电特性限制制动能力不足，且混合制动无法适应复杂路面情况的技术问题；达到了提升制动可靠性，制动能量反馈利用率以及降低液压制动系统损耗的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：

通过制动踏板的行程测量操作，将电机制动系统和液压制动系统有机地结合在一起；全时段制动操作电机制动均参与；当制动踏板的行程超过阈值时，液压制动投入，实现电液混合制动；以应对某些紧急刹车，路面状况不佳，如矿区等复杂环境；使得制动操作的可靠性始终处于较高的水平；同时能够反馈利用制动能量，降低液压机械制动的组件损耗，使之具备较长的使用寿命。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1，一种电液混合制动系统，包括：整车控制器、液压制动系统、电机控制器、电机、电池箱、制动踏板以及与之相连的位移传感器。

所述电机控制器分别与所述电机以及所述电池箱相连，控制反馈制动操作以及制动电能回收；即，具体执行电机制动操作，并回收制动转矩产生的再生电能，充电给电池箱，存储待用，从分体现了资源的循环再利用。

所述整车控制器与所述电池箱相连，执行电池箱管理；具体控制电池箱的电池管理系统，实现电池箱的电能管理。

所述位移传感器与所述整车控制器相连，测量制动踏板的行程并回传给所述整车控制器，控制反馈制动操作；即，位移传感器测量制动踏板的行程，也就是通常所说的制动踏板踩的幅度，转化成电信号反馈给整车控制器，用于计算制动转矩；发送给电机控制器具体执行制动操作。

所述位移传感器还与所述液压制动系统相连，将测得的制动踏板行程发送给液压制动系统，执行液压制动操作；在所述液压制动系统中设置触发阈值，当且仅当制动踏板的行程大于或者等于所述触发阈值时，所述液压制动系统投入制动操作。

也就是说，液压制动系统并不是全时段参与制动，而是在制动踏板的行程到达阈值或者超过阈值时才参与制动，以提升可靠性。

确切的将，就是当我们的制动需求超过某一程度时，液压制动系统才会投入；一般来说，就是遇到紧急刹车，或者路面状况不佳，如矿区等复杂环境时。

这种，两段式有序投入的方式，通过电制动的全时段投入，最大限度的回收利用制动能量，也在保障制动可靠性的前提下，充分降低了液压制动构件的摩擦损耗，延长其使用寿命；同时能够在需要的时候，执行电液混合制动以应对突发需求和复杂环境。

进一步地，所述电液混合制动系统还包括：制动电阻；

所述制动电阻与所述电机控制器相连，实现辅助电制动，限制母线电压出于安全范围以内；

其中，当制动操作过程中母线上的电压超过预设阈值，接入所述制动电阻。

具体来讲，通常母线的反馈电压不能超过720V，如果电池箱无法有效充电，即充满或者故障时，母线电压持续升高，高于720V时，制动电阻开始投入电制动，确保母线电压不超过720V。

一方面增加了电机的制动峰值功率，另一方面增加了制动电阻箱，作为制动功率消耗的补充手段，刹车时，保证电池充电电流始终保持在高效充电区以内，超过电池最大充电功率的能量由制动电阻及液压制动共同提供，在保障整车最大的电制动力矩的同时也最大限度的保障了刹车能量的回馈利用。从而，解决了电动机回馈制动转矩受到电机外特性和蓄电池充电特性限制。

纯电机制动时，根据制动踏板开度、电机当前转速信号、功率限值、母线电压确定当前所能提供的最大电机再生制动力，并由整车控制器将相应控制信号输入给相应电机控制器执行，在制动过程中母线电压、电机转速、电机功率限值等将被作为输入信号参与制动控制过程，当电制动功率超过电池充电最大功率限制时，母线电压升高，此时制动电阻将多余的能量转化为热量进行消耗，当整车车速低于一定速度值时，电制动完全释放，此时可利用液压制动将整车刹停，实现平稳刹车。

进一步地，所述整车控制器制动控制步骤包括：

获得制动踏板行程信号，计算踏板制动转矩；

依据电机的最大制动功率和转速计算可输出制动转矩；

比较所述踏板制动转矩和所述可输出制动转矩，并将较小的发送给所述电机控制器。

保证制动过程的可靠性。

有必要说明的是，电液混合制动时，将电机产生的电制动力与当前制动踏板行程位置所对应的液压制动力进行平滑过渡，避免制动力矩切换时波动较大，实现制动力矩的输出平顺性。

当电制动失效时，司机可操作制动踏板完全依靠液压制动，保障正常行车。

整车电制动工作逻辑为：工作过程中，如果踩下制动踏板，牵引电机处于制动状态，开始发电，此时母线电压升高，一方面，当母线电压超过电池箱当前输出电压时，电池箱就会自动充电，实现能量回馈；另一方面，如果电池箱无法有效充电(充满或者故障)，母线电压持续升高，高于720V时，制动电阻箱开始投入电制动，确保母线电压不超过720V。

实践表明，采用该电液混合制动系统保障了整车最大的电制动力矩的同时也最大限度的保障了刹车能量的回馈利用，并且有效降低了机械制动摩擦片的使用频率和强度，延长了机械制动系统的使用寿命，保障了整车刹车操作的简易性、平顺性、安全性及可靠性。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的电液混合制动系统，将电机反馈制动与液压制动巧妙地结合在一起，通过制动踏板以及与之连接的位移传感器，将制动操作有序的分成纯电制动和电液混合制动。具体来说，通过位移传感器实时测量制动踏板的行程，发送给整车控制器，用于计算电制动转矩，发送给电机控制器执行电制动；同时，将位移传感器的行程信号发送给液压制动系统，但且仅当行程达到或者超出预设的临界阈值时，液压制动系统才投入制动操作，实现电液混合制动。即，在全过程中都执行电制动操作，能够有效的实现能量的反馈利用；一方面在路况好的情况下，制动压力不高的时候，在保证制动需求的情况下，大幅降低了了液压制动组件的损耗；另一方面，在复杂路面情况下，投入液压制动，实现双制动操作，能够保证制动的可靠性。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种电液混合制动系统，其特征在于，包括：整车控制器、液压制动系统、电机控制器、电机、电池箱、制动踏板以及与之相连的位移传感器；

所述电机控制器分别与所述电机以及所述电池箱相连，控制反馈制动操作以及制动电能回收；

所述整车控制器与所述电池箱相连，执行电池箱管理；

所述位移传感器与所述整车控制器相连，测量制动踏板的行程并回传给所述整车控制器，控制反馈制动操作；

所述位移传感器还与所述液压制动系统相连，将测得的制动踏板行程发送给液压制动系统，执行液压制动操作；

其中，在所述液压制动系统中设置触发阈值，当且仅当制动踏板的行程大于或者等于所述触发阈值时，所述液压制动系统投入制动操作。

2.如权利要求1所述的电液混合制动系统，其特征在于，所述电液混合制动系统还包括：制动电阻；

所述制动电阻与所述电机控制器相连，实现辅助电制动，限制母线电压出于安全范围以内；

其中，当制动操作过程中母线上的电压超过预设阈值，接入所述制动电阻。

3.如权利要求2所述的电液混合制动系统，其特征在于，所述整车控制器制动控制步骤包括：

获得制动踏板行程信号，计算踏板制动转矩；

依据电机的最大制动功率和转速计算可输出制动转矩；

比较所述踏板制动转矩和所述可输出制动转矩，并将较小的发送给所述电机控制器。