CN107009914B - 电动汽车的辅助制动系统、控制方法及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车的辅助制动系统、控制方法及电动汽车，该系统包括：车速检测装置；制动踏板开度检测装置；车轮电机制动装置，车轮电机制动装置包括车轮制动电机，车轮电机制动装置用于在接收到回馈制动信号时向车轮施加制动力，以对车辆进行回馈制动；整车控制器，整车控制器用于在车速大于预定车速时，根据制动踏板开度的变化和变化时间确定踩下制动踏板的加速度，并在加速度大于预定加速度时，根据车速、车轮转速和预定车胎滑移率确定制动力矩，并根据制动力矩生成回馈制动信号。本发明的辅助制动系统具有制动响应速度快、制动距离短的优点，从而可以保证车辆安全，另外，该辅助制动系统具有结构简单、成本低的优点。

Description

电动汽车的辅助制动系统、控制方法及电动汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的辅助制动系统、控制方法及电动汽车。

背景技术

目前，车辆一般使用液压制动系统进行制动。对于如动力汽车而言，有时候通过驱动电机进行辅助的回馈制动。这些车辆上的液压制动系统本身的结构较为复杂，并且液压制动系统响应慢、成本高。

只采用液压制动系统进行制动的车辆，其液压制动系统结构复杂，装配流程长且制动响应速度慢，进而影响制动效果，存在安全隐患。即使采用液压制动和驱动电机辅助制动的车辆，在进行如紧急制动的时候，通常以液压制动系统制动为主，以驱动电机辅助制动为辅，进而在一定程度上提升制动效果。但是，由于液压系统本身存在制动系统结构复杂，装配流程长且制动响应速度慢的问题，如进行紧急制动时，由于液压制动响应速度慢，还是很容易导致刹不住车的情况，进而发生事故，影响行车安全。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电动汽车的辅助制动系统。该电动汽车的辅助制动系统具有制动响应速度快、制动距离短的优点，从而可以保证车辆安全，另外，该辅助制动系统具有结构简单、成本低的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种电动汽车的辅助制动系统的控制方法。

本发明的再一个目的在于提出一种电动汽车。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种电动汽车的辅助制动系统，包括：车速检测装置，用于检测车速；制动踏板开度检测装置，用于检测制动踏板开度；车轮电机制动装置，所述车轮电机制动装置包括车轮制动电机，所述车轮电机制动装置用于在接收到回馈制动信号时向车轮施加制动力，以对车辆进行回馈制动；整车控制器，所述整车控制器用于在所述车速大于预定车速时，根据制动踏板开度的变化和变化时间确定踩下制动踏板的加速度，并在所述加速度大于预定加速度时，根据所述车速、车轮转速和预定车胎滑移率确定制动力矩，并根据所述制动力矩生成所述回馈制动信号。

根据本发明实施例的电动汽车的辅助制动系统，当车辆进行紧急制动时，根据如车速、车轮转速以及车轮实际滑移率等确定出最大的制动力矩，进而可以通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力，从而达到快速制动的效果，减小制动距离，保证车辆安全。此外，通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力的方式相比于相关技术中的通过液压制动的方式，具有制动响应速度快的优点且轮边电机或轮毂电机等相对结构简单、成本低的优点。

本发明第二方面的实施例公开了一种电动汽车的辅助制动系统的控制方法，包括以下步骤：检测车速和制动踏板开度；当所述车速大于预定车速时，根据制动踏板开度的变化和变化时间确定踩下制动踏板的加速度；当所述加速度大于预定加速度时，根据所述车速、车轮转速和预定车胎滑移率确定制动力矩，并根据所述制动力矩生成回馈制动信号；根据所述回馈制动信号控制车轮电机制动装置向车轮施加制动力，以对车辆进行回馈制动。

根据本发明实施例的电动汽车的辅助制动系统的控制方法，当车辆进行紧急制动时，根据如车速、车轮转速以及车轮实际滑移率等确定出最大的制动力矩，进而可以通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力，从而达到快速制动的效果，减小制动距离，保证车辆安全。此外，通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力的方式相比于相关技术中的通过液压制动的方式，具有制动响应速度快的优点且轮边电机或轮毂电机等相对结构简单、成本低的优点。

本发明第三方面的实施例公开了一种电动汽车，包括：根据本发明第一方面的实施例所述的电动汽车的辅助制动系统。该车辆在进行紧急制动时，可以根据如车速、车轮转速以及车轮实际滑移率等确定出最大的制动力矩，进而可以通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力，从而达到快速制动的效果，减小制动距离，保证车辆安全。此外，通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力的方式相比于相关技术中的通过液压制动的方式，具有制动响应速度快的优点且轮边电机或轮毂电机等相对结构简单、成本低的优点。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电动汽车的辅助制动系统的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的电动汽车的辅助制动系统的示意图；以及

图3是根据本发明一个实施例的电动汽车的辅助制动系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的电动汽车的辅助制动系统、控制方法及电动汽车。

图1是根据本发明一个实施例的电动汽车的辅助制动系统的结构框图。如图1所示，根据本发明一个实施例的电动汽车的辅助制动系统100，包括：车速检测装置110、制动踏板开度检测装置120、车轮电机制动装置130和整车控制器140。

具体地，结合图2所示，车速检测装置110用于检测车速。制动踏板开度检测装置120用于检测制动踏板开度。车轮电机制动装置130包括车轮制动电机131，车轮电机制动装置130用于在接收到回馈制动信号时向车轮施加制动力，以对车辆进行回馈制动。整车控制器140用于在车速大于预定车速时，根据制动踏板开度的变化和变化时间确定踩下制动踏板的加速度，并在加速度大于预定加速度时，根据车速、车轮转速和预定车胎滑移率确定制动力矩，并根据制动力矩生成回馈制动信号。

其中，车速检测装置110例如为设置在车辆上的车速传感器，以实时监测车辆的车速V。制动踏板开度检测装置120例如为设置在车辆上的踏板开度传感器，以实时监测踏板开度。车轮制动电机131为轮边电机或轮毂电机。即：车轮制动电机131可以是轮边电机，也可以是轮毂电机。

作为一个具体的示例，如图2所示，车轮电机制动装置130包括：车轮制动电机131和电机控制器133，当然还可包括变速器132。其中，车轮制动电机131通过变速器132与车轮相连，车轮制动电机131用于通过变速器132向车轮施加制动力。电机控制器133分别与车轮制动电机131和整车控制器140相连，以接收来自整车控制器140发送的回馈制动信号，并根据回馈制动信号驱动车轮制动电机131对车辆进行回馈制动。其中，车轮制动电机131对车辆进行回馈制动指使车轮制动电机131产生与车辆行驶方向相反的制动力，从而达到制动的目的，并且车轮制动电机131在进行回馈制动的过程中可将回馈制动的能量转化为电能进行发电，以在动力电池需要充电时对动力电池充电以通过动力电池进行能量回收，从而可降低整车的能耗。

车轮电机制动装置130为多个，多个车轮电机制动装置130一一对应于车辆的多个车轮。如图2所示，车辆包括4个车轮，即：左前车轮、右前车轮、左后车轮和右后车轮，对应于左前车轮的左前车轮电机制动装置130-1、对应于右前车轮的右前车轮电机制动装置130-2、对应于左后车轮的左后车轮电机制动装置130-3、对应于右后车轮的右后车轮电机制动装置130-4。再次结合图2所示，车轮制动电机131为轮边电机或轮毂电机。即：车轮制动电机131可以是轮边电机，也可以是轮毂电机。

在本发明的一个实施例中，整车控制器140可以按照加速度不变的模型来计算驾驶员踩下制动踏板的加速度，加速度不变的模型可以通过公式表示，因此，加速度可通过如下公式得到，该公式为：

a＝2L/(t₂-t₁)²，

其中，a为踩下制动踏板的加速度，L为制动踏板开度由第一开度变化到第二开度的开度值，t₁为制动踏板开度处于第一开度时对应的时刻，t₂为制动踏板开度处于第二开度时对应的时刻，其中，第一开度小于第二开度。例如：踏板开度传感实时监测踏板开度。记录下踏板开度由0转变为非0(即：第一开度)的时刻，即第一开度对应的t₁，踏板开度为第二开度时的时刻，即第二开度对应的时刻t₂。在本发明的一个实施例中，整车控制器140可以通过CAN网络接收车速传感器和制动踏板开度传感器发送的车速和制动踏板开度。

当计算出踩下制动踏板的加速度a以后，可以根据加速度a和车速判断车辆是否在高速行驶过程中进行紧急制动。例如：当车速大于预定车速时，认为车辆处于高速形式过程，其中，预定车速为但不限于60千米/小时。当加速度a大于预定加速度时，认为采取了紧急制动，其中，预定加速度为但不限于2m/s²。

当判定出车辆在高速行驶过程中采取了紧急制动，则整车控制器140根据车速、车轮转速和预定车胎滑移率确定制动力矩，并根据制动力矩生成回馈制动信号，具体包括：根据车速和车轮转速得到车胎实际滑移率；根据车胎实际滑移率和所述预定车胎滑移率确定车轮目标转速；根据车轮目标转速确定制动力矩，并根据制动力矩生成回馈制动信号。

具体地说，高速行驶过程采取紧急制动时，为了减小制动距离，需要确定最大的制动力矩。而本发明的实施例可以根据车速、车轮转速和预定车胎滑移率确定出这个最大的制动力矩。首先，通过如下公式得到车胎实际滑移率，该公式为：

S＝(V-u)/V×100％，

其中，S为车胎实际滑移率，V为车速、u为车轮转速。

根据试验可知，当车胎实际滑移率S为20％(即预定车轮滑移率)左右时，此时车轮可以获得最大的制动力，整车控制器140实时计算车胎实际滑移率S，然后根据车胎实际滑移率S和预定车轮滑移率等确定出最大的制动力矩，然后车轮电机制动装置130根据该最大的制动力矩向车轮施加制动力，使紧急制动过程中车胎实际滑移率S始终保持在20％左右，从而达到快速制动的效果，减小制动距离，保证车辆安全。

当制动踏板开度传感器监测到驾驶员松开制动踏板时，即制动踏板开度开始减小时，整车控制器140给车轮电机制动装置130发出信号，使得车轮电机制动装置130的回馈制动力矩逐渐减小，从而使得车轮的制动力减小，直到踏板开度传感器监测到制动踏板开度还原为0以后，停止向车轮施加制动力。

根据本发明实施例的电动汽车的辅助制动系统，当车辆进行紧急制动时，根据如车速、车轮转速以及车轮实际滑移率等确定出最大的制动力矩，进而可以通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力，从而达到快速制动的效果，减小制动距离，保证车辆安全。此外，通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力的方式相比于相关技术中的通过液压制动的方式，具有制动响应速度快的优点且轮边电机或轮毂电机等相对结构简单、成本低的优点。

在本发明的一个实施例中，当通过车轮电机制动装置130对车辆采取紧急制动的过程中，还包括：判断动力电池是否满足充电条件，如动力电池的电量不足时，还可以通过车轮电机制动装置130收集制动产生的能量，转换为电能后为动力电池充电，实现能量回收，进而可以提升电动汽车的续航里程，并避免能源的浪费。

图3是根据本发明一个实施例的电动汽车的辅助制动系统的控制方法的流程图。

需要说明的是，在本发明实施例的电动汽车的辅助制动系统的控制方法中，电动汽车的辅助制动系统为上述实施例所述的电动汽车的辅助制动系统。

如图3所示，根据本发明一个实施例的电动汽车的辅助制动系统的控制方法，包括以下步骤：

S301：检测车速和制动踏板开度。

S302：当车速大于预定车速时，根据制动踏板开度的变化和变化时间确定踩下制动踏板的加速度。

S303：当加速度大于预定加速度时，根据车速、车轮转速和预定车胎滑移率确定制动力矩，并根据制动力矩生成回馈制动信号。

S304：根据回馈制动信号控制车轮电机制动装置向车轮施加制动力，以对车辆进行回馈制动。

进一步地，加速度通过如下公式得到，该公式为：

a＝2L/(t₂-t₁)²，

其中，a为加速度，L为制动踏板开度由第一开度变化到第二开度的开度值，t₁为制动踏板开度处于所述第一开度时对应的时刻，t₂为制动踏板开度处于第二开度时对应的时刻，其中，第一开度小于第二开度。

在本发明的一个实施例中，根据车速、车轮转速和预定车胎滑移率确定制动力矩，并根据制动力矩生成回馈制动信号，包括：根据车速和车轮转速得到车胎实际滑移率；根据车胎实际滑移率和预定车胎滑移率确定车轮目标转速；根据车轮目标转速确定制动力矩，并根据制动力矩生成回馈制动信号。

进一步地，通过如下公式得到车胎实际滑移率，该公式为：

S＝(V-u)/V×100％，

其中，S为车胎实际滑移率，V为车速、u为车轮转速。

根据本发明实施例的电动汽车的辅助制动系统的控制方法，当车辆进行紧急制动时，根据如车速、车轮转速以及车轮实际滑移率等确定出最大的制动力矩，进而可以通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力，从而达到快速制动的效果，减小制动距离，保证车辆安全。此外，通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力的方式相比于相关技术中的通过液压制动的方式，具有制动响应速度快的优点且轮边电机或轮毂电机等相对结构简单、成本低的优点。

需要说明的是，本发明实施例的电动汽车的辅助制动系统的控制方法的具体实现方式请参见本发明实施例的电动汽车的辅助制动系统的具体实现方式，为了减少冗余，此处不做赘述。

在本发明的实施例中，进一步公开了一种电动汽车，包括：根据上述任意一个实施例所述的电动汽车的辅助制动系统。该车辆在进行紧急制动时，可以根据如车速、车轮转速以及车轮实际滑移率等确定出最大的制动力矩，进而可以通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力，从而达到快速制动的效果，减小制动距离，保证车辆安全。此外，通过如轮边电机或轮毂电机等对车轮施加制动力的方式相比于相关技术中的通过液压制动的方式，具有制动响应速度快的优点且轮边电机或轮毂电机等相对结构简单、成本低的优点。

另外，根据本发明实施例的电动汽车的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电动汽车的辅助制动系统，其特征在于，包括：

车速检测装置，用于检测车速；

制动踏板开度检测装置，用于检测制动踏板开度；

车轮电机制动装置，所述车轮电机制动装置包括车轮制动电机，所述车轮电机制动装置用于在接收到回馈制动信号时向车轮施加制动力，以对车辆进行回馈制动；

整车控制器，所述整车控制器用于在所述车速大于预定车速时，根据制动踏板开度的变化和变化时间确定踩下制动踏板的加速度，并在所述加速度大于预定加速度时，根据所述车速和车轮转速得到车胎实际滑移率；根据所述车胎实际滑移率和预定车胎滑移率确定车轮目标转速；根据所述车轮目标转速确定制动力矩，并根据所述制动力矩生成所述回馈制动信号。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的辅助制动系统，其特征在于，所述车轮电机制动装置包括：

电机控制器，所述电机控制器分别与所述车轮制动电机和所述整车控制器相连，以接收来自所述整车控制器发送的所述回馈制动信号，并根据所述回馈制动信号驱动所述车轮制动电机对车辆进行回馈制动；

所述车轮制动电机，所述车轮制动电机通过变速器与车轮相连，所述车轮制动电机用于通过所述变速器向车轮施加制动力。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车的辅助制动系统，其特征在于，所述车轮电机制动装置为多个，多个所述车轮电机制动装置一一对应于车辆的多个车轮。

4.根据权利要求1所述的电动汽车的辅助制动系统，其特征在于，所述车轮制动电机为轮边电机或轮毂电机。

5.根据权利要求1所述的电动汽车的辅助制动系统，其特征在于，所述加速度通过如下公式得到，所述公式为：

a＝2L/(t₂-t₁)²，

其中，所述a为所述加速度，所述L为制动踏板开度由第一开度变化到第二开度的开度值，所述t₁为所述制动踏板开度处于所述第一开度时对应的时刻，所述t₂为所述制动踏板开度处于所述第二开度时对应的时刻，其中，所述第一开度小于所述第二开度。

6.根据权利要求1所述的电动汽车的辅助制动系统，其特征在于，通过如下公式得到所述车胎实际滑移率，所述公式为：

S＝(V-u)/V×100％，

其中，所述S为所述车胎实际滑移率，所述V为车速、所述u为车轮转速。

7.一种电动汽车的辅助制动系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测车速和制动踏板开度；

当所述车速大于预定车速时，根据制动踏板开度的变化和变化时间确定踩下制动踏板的加速度；

当所述加速度大于预定加速度时，根据所述车速和车轮转速得到车胎实际滑移率；根据所述车胎实际滑移率和预定车胎滑移率确定车轮目标转速；根据所述车轮目标转速确定制动力矩，并根据所述制动力矩生成回馈制动信号；

根据所述回馈制动信号控制车轮电机制动装置向车轮施加制动力，以对车辆进行回馈制动。

8.根据权利要求7所述的电动汽车的辅助制动系统的控制方法，其特征在于，所述加速度通过如下公式得到，所述公式为：

a＝2L/(t₂-t₁)²，

其中，所述a为所述加速度，所述L为制动踏板开度由第一开度变化到第二开度的开度值，所述t₁为所述制动踏板开度处于所述第一开度时对应的时刻，所述t₂为所述制动踏板开度处于所述第二开度时对应的时刻，其中，所述第一开度小于所述第二开度。

9.根据权利要求8所述的电动汽车的辅助制动系统的控制方法，其特征在于，通过如下公式得到所述车胎实际滑移率，所述公式为：

S＝(V-u)/V×100％，

其中，所述S为所述车胎实际滑移率，所述V为车速、所述u为车轮转速。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括：根据权利要求1-6任一项所述的电动汽车的辅助制动系统。

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