CN107757379A - 一种解耦式制动能量回收系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解耦式制动能量回收系统及其控制方法,为了克服制动压力不通过ABS系统进行控制的车辆无法实现主动制动的问题，系统包括气压储存装置、气压调节装置、执行装置及能量回收装置；气压储存装置通过四回路保护阀一出气端与气压手动阀a端口连接，气压储存装置通过后轴干储气筒与前轴干储气筒和后轴第1三通与前轴第1三通的a端口连接；气压调节装置的前轴第3三通的b端口、c端口和左前轮制动分泵、右前轮制动分泵连接，气压调节装置的后轴第3三通的b端口、c端口和右后轮制动分泵与左后轮制动分泵的后腔连接，快放阀两出气端分别和执行装置的右后轮制动分泵与左后轮制动分泵的前腔连接；能量回收装置分别安装在前轴与后轴上。

Description

一种解耦式制动能量回收系统及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车制动能量回收技术领域的一种回收装置，更确切地说,本发明涉及一种解耦式制动能量回收系统及其控制方法。

背景技术

随着新能源危机的加剧，混合动力汽车和纯电动及智能驾驶技术已经成为新一代汽车的发展方向，而制动能量回收技术作为混合动力和纯电动汽车的一项重要节能技术，得到很多关注。它是一种使汽车在制动过程中将一部分动能转化为电能并储存在储能装置中，实现制动减速时的能量再利用，实现节省燃料、降低排放、减小制动噪声、改善车辆制动安全性等作用的技术，同时也为车辆的经济型和安全性提供保障。目前对气压制动能量回收策略大部分还都采用传统机械结构，并使用ABS阀，对线控操控技术研究很少。中国专利公告(布)号为203819055U，公告(布)日为2014-09-10，发明名称为一种气压制动能量回收系统，专利提出了一种气压制动能量回收系统，通过在制动踏板及后制动气室之间的制动管路上串联溢流阀、单向阀来实现电动汽车的制动能量回收，然而其构型没有解耦，无法接入上层控制实现其它智能控制。

对于现有的气压制动能量回收系统来说，普遍采用机械控制操作及ABS阀来实现对各个制动分泵的压力控制及分配，但是该种方式却存在着以下问题：

(1)未解耦的车辆无法通过ADAS(先进驾驶辅助系统)系统实现对制动系统的主动控制，而机械控制对驾驶者驾驶技术要求高，无法为驾驶者提供一种轻松的驾驶方式；

(2)ABS电磁阀的加入，为制动能量回收系统与汽车ABS系统等其他各个单元的协调匹配问题增加了控制难度；

(3)驾驶员频繁踩刹车导致ABS阀开关频繁，降低了车辆传动制动系统的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的制动压力不通过ABS系统进行控制的车辆无法实现主动制动功能的问题，提供了一种解耦式制动能量回收系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种解耦式制动能量回收系统包括气压储存装置、气压调节装置、执行装置及能量回收装置；

所述的气压储存装置包括有四回路保护阀、后轴干储气筒与前轴干储气筒；

所述的气压调节装置包括有气压手动阀、前轴第1三通、后轴第1三通、快放阀、前轴第3三通与后轴第3三通；

所述的执行装置包括有右前轮制动分泵、左前轮制动分泵、右后轮制动分泵与左后轮制动分泵；

所述的气压储存装置通过四回路保护阀的一出气端与气压手动阀的a端口采用气压管路连接，气压储存装置通过后轴干储气筒与前轴干储气筒和后轴第1三通与前轴第1三通的a端口采用气压管路连接；气压调节装置中的前轴第3三通的b端口、c端口采用气压管路依次和左前轮制动分泵、右前轮制动分泵连接，气压调节装置中的后轴第3三通的b端口、c端口采用气压管路依次和右后轮制动分泵与左后轮制动分泵的后腔连接，快放阀的两个出气端分别和执行装置中的右后轮制动分泵与左后轮制动分泵的前腔采用气压管路进行连接；所述的能量回收装置分别安装在前轴与后轴上。

技术方案中所述的气压储存装置还包括有高压气泵、卸荷阀与湿储气筒；所述的高压气泵的输出端与卸荷阀的一端采用气压管路连接，卸荷阀的另一端与湿储气筒的进气端采用气压管路连接，湿储气筒的出气端与四回路保护阀的1个进气端采用气压管路连接，四回路保护阀的两个出气端分别和后轴干储气筒的进气端与前轴干储气筒的进气端采用气压管路连接。

技术方案中所述的气压调节装置还包括有后轴压力传感器、前轴第2三通、HCU整车控制器、前轴线控电磁阀、前轴压力传感器、前轴失效开关阀、前轴失效回路三通、后轴失效回路三通、制动阀、制动踏板位移传感器、后轴失效开关阀、后轴第2三通与后轴线控电磁阀；

所述的气压手动阀(1)的b端口与快放阀的进口端采用气压管路连接，前轴压力传感器安装在前轴第1三通的c端口与前轴第2三通的a端口之间的气压管路上，后轴压力传感器安装在后轴第1三通的c端口与后轴第2三通的a端口之间的气压管路上，制动踏板位移传感器安装在制动踏板上，制动阀前腔的入口端采用气压管路与后轴第1三通的b端口连接，制动阀前腔的另一入口端采用气压管路与前轴第1三通的b端口连接；制动阀后腔的出口端采用气压管路与后轴失效回路三通的a端口连接，制动阀后腔的另一出口端采用气压管路与前轴失效回路三通的a端口连接，前轴失效回路三通的第2端口与前轴失效开关阀的p端口连接，前轴失效开关阀的q端口与前轴第2三通的b端口之间采用气压管路连接，前轴第2三通的c端口与前轴线控电磁阀的一端采用气压管路连接，前轴线控电磁阀的q端口采用气压管路与前轴第3三通的a端口连接；前轴失效回路三通的第3端口与后轴失效回路三通的第二端口之间采用气压管路连接，后轴失效回路三通的第3端口与后轴失效开关阀的p端口采用气压管路连接，后轴失效开关阀的q端口采用气压管路与后轴第2三通的b端口连接，后轴第2三通的第c端口与后轴线控电磁阀的q端口采用气压管路连接；后轴第3三通的a端口采用气压管路与后轴线控电磁阀的p端口采用气压管路连接，后轴压力传感器、前轴压力传感器与制动踏板位移传感器的接线端和HCU整车控制器采用信号线连接。

技术方案中所述的执行装置还包括有右前轮轮速传感器、左前轮轮速传感器、右后轮轮速传感器与左后轮轮速传感器；所述的右前轮制动分泵与左前轮制动分泵为单腔制动分泵，右后轮制动分泵与左后轮制动分泵为双腔制动分泵；左前轮制动分泵、右前轮制动分泵、左后轮制动分泵与右后轮制动分泵分别和左前轮、右前轮、左后轮与右后轮的制动器进行机械连接；所述的右前轮轮速传感器、左前轮轮速传感器、右后轮轮速传感器与左后轮轮速传感器采用霍尔式轮速传感器；左前轮轮速传感器、右前轮轮速传感器、左后轮轮速传感器与右后轮轮速传感器分别安装在左前轮、右前轮、左后轮与右后轮上；右前轮轮速传感器、左前轮轮速传感器、右后轮轮速传感器与左后轮轮速传感器的接线端分别和气压调节装置中的HCU整车控制器采用信号线连接。

技术方案中所述的能量回收装置分别安装在前轴与后轴上是指：所述的能量回收装置包括有前轴差速器、前轴电机、后轴差速器与后轴电机；所述的前轴差速器与前轴电机机械连接，后轴差速器与后轴电机机械连接，其中前轴差速器与后轴差速器分别安装在前轴和后轴上。

一种解耦式制动能量回收系统的控制方法的步骤如下：

1.检测车辆是否处于制动状态

1)制动控制器接收由HCU整车控制器发出的制动标志位信号，如果制动标志位为1则进入步骤2，如果制动标志位为0则进入步骤2)；

2)此时前轴失效开关阀、后轴失效开关阀、前轴线控电磁阀、后轴线控电磁阀线圈断电，系统初始化；

2.检测车辆是否正常建压，如不能正常建压则进入制动失效模式

通过前轴压力传感器和后轴压力传感器采集前后轴制动回路的压力信号P_f和P_r，如果P_f>0且P_r>0则进入步骤3，否则进入制动失效模式；

3.判断是否进入驻车制动或解除驻车制动模式

1)通过最大轮速法通过轮速传感器采集到的轮速信号求得车辆当前车速，车速计算如下式所示：

其中v为车速，单位为m/s；ω_k为第k个轮的轮速，单位为rad/s；φ为车轮的有效直径，单位为m；然后对车速进行判断，若车速大于0则进入步骤4，若车速等于0则进入步骤2)；

2)对驻车制动状态进行判断，若驻车制动信号位处于激活模式则进入驻车制动模式，否则进入解除驻车制动模式；

4.获取制动踏板开度及驾驶员需求总制动力；

5.对驾驶模式进行识别；

6.对制动力进行分配。

技术方案中所述的获取制动踏板开度及驾驶员需求总制动力是指：

1)通过制动踏板位移传感器获取制动踏板开度K_制动，

2)根据原车的制动力——踏板位移曲线来确定该制动踏板开度下的驾驶员需求制动力F_总。

技术方案中所述的对驾驶模式进行识别是指：

控制算法集成在HCU整车控制器中，根据整车制动力分配系数获取前后轴制动力大小分配，并此时经过制动踏板开度K_制动与门限值S的比较来选择合适的制动模式，具体步骤为：

1)若制动踏板开度K_制动≤S_门限1，则选用纯电机制动模式；

2)若制动踏板开度S_门限1＜K_制动≤S_门限2则选用电气联合制动模式，此模式选择后还需刷写下层算法，即电机制动力与气制动力的关系为：电机制动力为主，电机制动力提供不到的部分由机械制动力进行补充；

3)若制动踏板开度K_制动＞S_门限2，则进入高强度制动模式。

技术方案中所述的对制动力进行分配是指：

1)通过获取制动踏板开度及驾驶员需求总制动力步骤确定的F_总在目标车型的制动力分配曲线上找到对应的实际制动力分配系数β，然后通过下式确定前轴制动力F_f和后轴制动力F_r：

F_f＝F_总·β

F_r＝F_总-F_f

2)根据步骤1)确定的前轴制动力F_f与后轴制动力F_r以及对驾驶模式进行识别步骤确定的制动模式对前后轴电、气制动力进行划分。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统采用了线传操控技术，显著提高了制动能量回收效率、汽车制动方向稳定性和汽车舒适性。

2.本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统可以与需求主动制动功能的ADAS(先进驾驶辅助系统)系统更好的适配。

3.本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统具有良好的可靠性。比起采用ABS电磁阀，通过采用可以对高脉冲频率适应更好的电磁阀进行制动回路的压力控制来提高可靠性。

4.本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统的实装范围广阔，控制方法简单，无须与ABS系统协调控制即可实现制动能量回收功能。

5.本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统结构简单、对车辆整个制动系统影响小、安装更方便与通用性更强。

6.本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统的控制方法更符合现代汽车发展，通过接入不同上层控制算法即可实现带自动巡航功能等的智能控制。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统结构组成的示意框图；

图2是本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统的控制方法的流程框图；

图3是本发明所述的一种解耦式制动能量回收系统中所采用的整车控制器HCU内算法的流程框图；

图中：1.气压手动阀，2.四回路保护阀，3.后轴干储气筒，4.前轴第1三通，5.后轴第1三通、6.后轴压力传感器，7.快放阀，8.右前轮轮速传感器，9.右前轮制动分泵，10.前轴差速器，11.前轴电机，12.左前轮制动分泵，13.左前轮轮速传感器，14.右后轮轮速传感器，15.右后轮制动分泵，16.后轴差速器，17.左后轮制动分泵，18.左后轮轮速传感器，19.前轴第2三通、20.HCU整车控制器，21.前轴线控电磁阀，22.前轴第3三通，23.高压气泵，24.卸荷阀，25.湿储气筒，26.前轴干储气筒，27.前轴压力传感器，28.前轴失效开关阀，29.前轴失效回路三通，30.后轴失效回路三通，31.制动阀，32.制动踏板位移传感器，33.后轴失效开关阀，34.后轴第2三通，35后轴线控电磁阀，36.后轴第3三通，37.后轴电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，所述的一种解耦式制动能量回收系统包括气压储存装置，气压调节装置，执行装置及能量回收装置。

所述的气压储存装置包括有四回路保护阀2、后轴干储气筒3、高压气泵23、卸荷阀24、湿储气筒25、前轴干储气筒26。

气压储存装置的作用是储能、过滤、稳压及降温，各储气筒压力均不应超过8bar，其后轴干储气筒3及前轴干储气筒26采用不锈钢干燥储气筒，湿储气筒上装有安全阀，储气筒下部安装有防水开关，以便不锈钢及时放出油和水。

所述的气压储存装置的连接关系为：高压气泵23的输出端通过卸荷阀24与湿储气筒25的进气端采用气压管路连接；湿储气筒25的出气端与四回路保护阀2的进气端采用气压管路连接，四回路保护阀2的三个出气端分别和气压调节装置中的气压手动阀1的a端口、后轴干储气筒3的进气端与前轴干储气筒26的进气端采用气压管路连接。

所述的气压调节装置包括有气压手动阀1、前轴第1三通4、后轴第1三通5、后轴压力传感器6、快放阀7、前轴第2三通19、HCU整车控制器20、前轴线控电磁阀21、前轴第3三通22、前轴压力传感器27、前轴失效开关阀28、前轴失效回路三通29、后轴失效回路三通30、制动阀31、制动踏板位移传感器32、后轴失效开关阀33、后轴第2三通34、后轴线控电磁阀35、后轴第3三通36。

气压调节装置的前轴线控电磁阀21、后轴线控电磁阀35均为PWM线性控制电磁阀，前轴失效开关阀28、后轴失效开关阀33均为电控快速开关电磁阀。

所述的各路三通均采用耐高压气密性良好的RUNFLOW气动三通阀。

所述的制动阀31靠近前轴第1三通4、后轴第1三通5的是前腔，靠近前轴失效回路三通29、后轴失效回路三通30的是后腔。

所述的前轴压力传感器27、后轴压力传感器6采用型号为PTJ-H-206的普通压力传感器；制动踏板位移传感器32采用巴鲁夫电感式测距传感器。

所述的气压调节装置的连接关系为：气压手动阀1的b端口与快放阀7的进口端采用气压管路连接，快放阀7的两个出气端分别和所述执行装置中的右后轮制动分泵15与左后轮制动分泵17的前腔采用气压管路进行连接；前轴压力传感器27安装在前轴第1三通4的c端口与前轴第2三通19的a端口之间的气压管路上，后轴压力传感器6安装在后轴第1三通5的c端口与后轴第2三通34的a端口之间的气压管路上，制动踏板位移传感器32安装在制动踏板上，制动阀31前腔的入口端采用气压管路与后轴第1三通5的b端口连接，制动阀31前腔的另一入口端采用气压管路与前轴第1三通4的b端口连接；制动阀31后腔的出口端采用气压管路与后轴失效回路三通30的a端口连接，制动阀31后腔的另一出口端采用气压管路与前轴失效回路三通29的a端口连接，前轴失效回路三通29的第2端口与前轴失效开关阀28的p端口连接，前轴失效开关阀28的q端口与前轴第2三通19的b端口之间采用气压管路连接，前轴第2三通19的c端口与前轴线控电磁阀21的一端采用气压管路连接，前轴线控电磁阀21的q端口采用气压管路与前轴第3三通22的a端口连接；前轴失效回路三通29的第3端口与后轴失效回路三通30的第二端口之间采用气压管路连接，后轴失效回路三通30的第3端口与后轴失效开关阀33的一端p采用气压管路连接，后轴失效开关阀33的q端口采用气压管路与后轴第2三通34的b端口连接，后轴第2三通34的第c端口与后轴线控电磁阀35的q端口采用气压管路连接；后轴第3三通36的a端口采用气压管路与后轴线控电磁阀35的p端口采用气压管路连接；后轴第2三通34的a端口采用气压管路与后轴压力传感器6的一端连接。

HCU整车控制器20分别通过信号线依次和执行装置中的右前轮轮速传感器8、左前轮轮速传感器13、左后轮轮速传感器18、右后轮轮速传感器14、前轴压力传感器27、后轴压力传感器6与制动踏板位移传感器32的接线端相连接。

所述的执行装置包括有右前轮轮速传感器8、左前轮轮速传感器13、右后轮轮速传感器14、左后轮轮速传感器18、右前轮制动分泵9、左前轮制动分泵12、右后轮制动分泵15、左后轮制动分泵17。

所述的右前轮制动分泵9与左前轮制动分泵12为单腔制动分泵，右后轮制动分泵15与左后轮制动分泵17为双腔制动分泵。所述的右前轮轮速传感器8、左前轮轮速传感器13、右后轮轮速传感器14、左后轮轮速传感器18为霍尔式轮速传感器；

所述的执行装置的连接关系为：分别获得各个轮的轮速信号ω的左前轮轮速传感器13、右前轮轮速传感器8、左后轮轮速传感器18与右后轮轮速传感器14分别安装在左前轮、右前轮、左后轮与右后轮上，所述的左前轮制动分泵12、右前轮制动分泵9、左后轮制动分泵17与右后轮制动分泵15分别和左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的制动器进行机械连接。所述的气压调节装置中的前轴第3三通22的b端口、c端口采用气压管路依次和左前轮制动分泵12、右前轮制动分泵9连接；所述气压调节装置中的后轴第3三通36的b端口、c端口采用气压管路依次和右后轮制动分泵15与左后轮制动分泵17的后腔连接。

所述的能量回收装置包括有前轴差速器10、前轴电机11、后轴差速器16与后轴电机37。

能量回收装置中电机采用永磁无刷直流电机。

所述的能量回收装置的连接关系为：所述的前轴差速器10与前轴电机11机械连接，后轴差速器16与后轴电机37机械连接，其中前轴差速器10与后轴差速器16分别安装在前轴和后轴上。

所述的后轴管路结构连接为：后轴干储气筒3的出气端与后轴第1三通5的a口采用气压管路连接，制动阀31的前腔入口端与后轴第1三通5的b口采用气压管路进行连接，制动阀31的后腔出口端与后轴失效回路三通30的a口端采用气压管路连接，后轴失效回路三通30的出口端采用气压管路与后轴失效开关阀33的p端口连接，后轴失效开关阀33的q端口采用气压管路和后轴第2三通34的b端口连接，后轴第2三通34的c端口与后轴线控电磁阀35的q端口采用气压管路连接，后轴线控电磁阀35的p端口采用气压管路与后轴第3三通36的a端口连接，后轴第3三通36的b端口与c端口分别和右后轮制动分泵15和右后轮制动分泵17的a端口采用气压管路连接。

所述前轴管路结构连接为：前轴干储气筒26的出气端与前轴第1三通4的a口采用气压管路连接；前轴第1三通4的b口采用气压管路与制动阀31的前腔入口端连接，制动阀31的后腔出口端与前轴失效回路三通29的a口端采用气压管路连接，前轴失效回路三通29出口端采用气压管路与前轴失效开关阀28的p端口连接，前轴失效开关阀28的q端口采用气压管路与前轴第2三通19的b端口进行连接，前轴线控电磁阀21的p端口通过气压管路与前轴第2三通19的c端口进行连接，前轴线控电磁阀21的q端口采用气压管路与前轴第3三通22的a端口进行连接,前轴第3三通22的b端口与c端口分别和左前轮制动分泵12和右前轮制动分泵9的a端口采用气压管路连接。

所述的一种解耦式制动能量回收系统的工作过程如下：

纯电机制动模式系统工作过程：

此时前轴失效开关阀28、后轴失效开关阀33处于关闭状态，前轴线控电磁阀21、后轴线控电磁阀35开度为0，此时从制动阀31到前轴第2三通19及后轴第2三通34的气体不建立压力，无机械制动力的产生。左前轮制动分泵12、右前轮制动分泵9、右后轮制动分泵15、左后轮制动分泵17内没有高压气体。前轴电机11、后轴电机37工作来分别向前轴、后轴施加电机制动力。并与此同时，前轴电机11、后轴电机37会将汽车的制动储能转化成电能向车载蓄电池充电以实现制动能量回收功能。

电、气联合制动模式系统工作过程：

此时前轴失效开关阀28、后轴失效开关阀33处于关闭状态，前轴线控电磁阀21、后轴线控电磁阀35开启，具体开启程度需根据制动模式识别后的电、气联合制动算法来确定。此时从制动阀31到前轴第2三通19及后轴第2三通34的气体不建立压力，前轴电机11、后轴电机37工作来分别向前轴、后轴施加电机制动力。前轴干储气筒26中的高压空气由出气端经过前轴第1三通4向制动阀31的前腔进气端流动，随后高压气体从制动阀31的前腔出气端经过前轴失效回路三通29、前轴第2三通19、前轴第3三通22到达右前轮制动分泵9和左前轮制动分泵12，进而通过制动器对前轴施加制动力；后轴干储气筒3中的高压空气由出气端经过后轴第1三通5向制动阀31的前腔进气端流动，随后高压气体从制动阀31的后腔出气端经过后轴失效回路三通30、后轴失效开关阀33、后轴第2三通34、后轴第3三通36到达右后轮制动分泵15和左后轮制动分泵17，进而通过制动器对后轴施加制动力。所施加的机械制动力等于实际需求的制动力与电机提供的制动力的差值。

高强度制动系统工作过程：

此时前轴失效开关阀28、后轴失效开关阀33处于关闭状态，前轴线控电磁阀21、后轴线控电磁阀35开启，此时从制动阀31到前轴第2三通19及后轴第2三通34的气体不建立压力。为保证高强度制动系统的可靠性，前轴电机11、后轴电机37处于关闭状态。

驻车制动系统工作过程：

此时气压手动阀1与大气相连的端口b被开启，左后轮制动分泵17、右后轮制动分泵15经由快放阀7、气压手动阀1的b端口将高压空气排出；快放阀7中也经由手动阀1的b端口将高压空气排出。与此同时，左后轮制动分泵17、右后轮制动分泵15通过机械力推动推杆，进而通过后轴制动器施加制动力，实现驻车制动。

解除驻车制动系统工作过程：

此时气压手动阀1与大气相连的端口被关闭，湿储气筒25中的高压空气通过四回路保护阀2、气压手动阀1、快放阀7对右后轮制动分泵15和左后轮制动分泵17的前腔进行建压。制动分泵中的弹簧被压回，机械力取消，使驻车制动状态解除。

失效状态下系统工作过程：

如果前后轴同时丧失机械制动力或单轴制动回路失效后进行压力补偿也不能在制动气室建压，则前轴电机3、后轴电机19开启，对前后轴施加电机制动力使车辆缓慢制动。如果制动失效的回路是前轴制动回路，此时前轴失效开关阀28处于开启状态。后轴制动回路正常工作，前轴工作模式为：气体从前轴干储气筒26经出气端通过前轴第1三通4、前轴失效回路三通29、前轴失效开关阀28经前轴第2三通19的c端口到达前轴第3三通22到达右前轮制动分泵9和左前轮制动分泵12，进而通过制动器对前轴施加机械制动力；如果制动失效回路是后轴制动回路，此时后轴失效开关阀33处于开启状态。前轴制动回路正常工作。则后轴干储气筒3中的高压空气通过后轴第1三通5、后轴失效回路三通30、后轴失效开关阀33经后轴第2三通34的c端口到达后轴第3三通36对后轴进行机械制动。在上述两种情况下，为了防止车轮抱死，此时前轴电机11、后轴电机37处于关闭状态。

参阅图2，一种解耦式制动能量回收系统的控制方法，其步骤如下：

1.检测车辆是否处于制动状态

1)制动控制器接收由HCU整车控制器20发出的制动标志位信号，如果制动标志位为1则进入步骤2，如果制动标志位为0则进入步骤2)；

2)此时前轴失效开关阀28、后轴失效开关阀33、前轴线控电磁阀21、后轴线控电磁阀35线圈断电，系统初始化；

2.检测车辆是否正常建压，如不能正常建压则进入制动失效模式

通过前轴压力传感器27和后轴压力传感器6采集前后轴制动回路的压力信号P_f和P_r，如果P_f>0且P_r>0则进入步骤3，否则进入制动失效模式；

3.判断是否进入驻车制动或解除驻车制动模式

1)通过最大轮速法通过轮速传感器采集到的轮速信号求得车辆当前车速，车速计算如下式所示：

其中v为车速，单位为m/s；ω_k为第k个轮的轮速，单位为rad/s；φ为车轮的有效直径，单位为m。然后对车速进行判断，若车速大于0则进入步骤4，若车速等于0则进入步骤2)；

2)对驻车制动状态进行判断，若驻车制动信号位处于激活模式则进入驻车制动模式，否则进入解除驻车制动模式；

4.获取制动踏板开度及驾驶员需求总制动力

1)通过制动踏板位移传感器32获取制动踏板开度K_制动，

2)根据原车的制动力——踏板位移曲线来确定该制动踏板开度下的驾驶员需求制动力F_总；

5.对驾驶模式进行识别

控制算法集成在HCU整车控制器20中，根据整车制动力分配系数获取前后轴制动力大小分配，并此时经过制动踏板开度K_制动与门限值S的比较来选择合适的制动模式，具体步骤为：

1)若制动踏板开度K_制动≤S_门限1，则选用纯电机制动模式；

2)若制动踏板开度S_门限1＜K_制动≤S_门限2则选用电气联合制动模式，此模式选择后还需刷写下层算法，即电机制动力与气制动力的关系为：电机制动力为主，电机制动力提供不到的部分由机械制动力进行补充；

3)若制动踏板开度K_制动＞S_门限2，则进入高强度制动模式。

6.对制动力进行分配

1)通过步骤4确定的F_总在目标车型的制动力分配曲线上找到对应的实际制动力分配系数β，然后通过下式确定前轴制动力F_f和后轴制动力F_r：

F_f＝F_总·β

F_r＝F_总-F_f

2)根据步骤1)确定的前轴制动力F_f与后轴制动力F_r以及步骤5确定的制动模式对前后轴电、气制动力进行划分。

Claims (9)

1.一种解耦式制动能量回收系统，其特征在于，所述的一种解耦式制动能量回收系统包括气压储存装置、气压调节装置、执行装置及能量回收装置；

所述的气压储存装置包括有四回路保护阀(2)、后轴干储气筒(3)与前轴干储气筒(26)；

所述的气压调节装置包括有气压手动阀(1)、前轴第1三通(4)、后轴第1三通(5)、快放阀(7)、前轴第3三通(22)与后轴第3三通(36)；

所述的执行装置包括有右前轮制动分泵(9)、左前轮制动分泵(12)、右后轮制动分泵(15)与左后轮制动分泵(17)；

所述的气压储存装置通过四回路保护阀(2)的一出气端与气压手动阀(1)的a端口采用气压管路连接，气压储存装置通过后轴干储气筒(3)与前轴干储气筒(26)和后轴第1三通(5)与前轴第1三通(4)的a端口采用气压管路连接；气压调节装置中的前轴第3三通(22)的b端口、c端口采用气压管路依次和左前轮制动分泵(12)、右前轮制动分泵(9)连接，气压调节装置中的后轴第3三通(36)的b端口、c端口采用气压管路依次和右后轮制动分泵(15)与左后轮制动分泵(17)的后腔连接，快放阀(7)的两个出气端分别和执行装置中的右后轮制动分泵(15)与左后轮制动分泵(17)的前腔采用气压管路进行连接；所述的能量回收装置分别安装在前轴与后轴上。

2.按照权利要求1所述的一种解耦式制动能量回收系统，其特征在于，所述的气压储存装置还包括有高压气泵(23)、卸荷阀(24)与湿储气筒(25)；

所述的高压气泵(23)的输出端与卸荷阀(24)的一端采用气压管路连接，卸荷阀(24)的另一端与湿储气筒(25)的进气端采用气压管路连接，湿储气筒(25)的出气端与四回路保护阀(2)的1个进气端采用气压管路连接，四回路保护阀(2)的两个出气端分别和后轴干储气筒(3)的进气端与前轴干储气筒(26)的进气端采用气压管路连接。

3.按照权利要求1所述的一种解耦式制动能量回收系统，其特征在于，所述的气压调节装置还包括有后轴压力传感器(6)、前轴第2三通(19)、HCU整车控制器(20)、前轴线控电磁阀(21)、前轴压力传感器(27)、前轴失效开关阀(28)、前轴失效回路三通(29)、后轴失效回路三通(30)、制动阀(31)、制动踏板位移传感器(32)、后轴失效开关阀(33)、后轴第2三通(34)与后轴线控电磁阀(35)；

所述的气压手动阀(1)的b端口与快放阀(7)的进口端采用气压管路连接，前轴压力传感器(27)安装在前轴第1三通(4)的c端口与前轴第2三通(19)的a端口之间的气压管路上，后轴压力传感器(6)安装在后轴第1三通(5)的c端口与后轴第2三通(34)的a端口之间的气压管路上，制动踏板位移传感器(32)安装在制动踏板上，制动阀(31)前腔的入口端采用气压管路与后轴第1三通(5)的b端口连接，制动阀(31)前腔的另一入口端采用气压管路与前轴第1三通(4)的b端口连接；制动阀(31)后腔的出口端采用气压管路与后轴失效回路三通(30)的a端口连接，制动阀(31)后腔的另一出口端采用气压管路与前轴失效回路三通(29)的a端口连接，前轴失效回路三通(29)的第2端口与前轴失效开关阀(28)的p端口连接，前轴失效开关阀(28)的q端口与前轴第2三通(19)的b端口之间采用气压管路连接，前轴第2三通(19)的c端口与前轴线控电磁阀(21)的一端采用气压管路连接，前轴线控电磁阀(21)的q端口采用气压管路与前轴第3三通(22)的a端口连接；前轴失效回路三通(29)的第3端口与后轴失效回路三通(30)的第二端口之间采用气压管路连接，后轴失效回路三通(30)的第3端口与后轴失效开关阀(33)的p端口采用气压管路连接，后轴失效开关阀(33)的q端口采用气压管路与后轴第2三通(34)的b端口连接，后轴第2三通(34)的第c端口与后轴线控电磁阀(35)的q端口采用气压管路连接；后轴第3三通(36)的a端口采用气压管路与后轴线控电磁阀(35)的p端口采用气压管路连接，后轴压力传感器(6)、前轴压力传感器(27)与制动踏板位移传感器(32)的接线端和HCU整车控制器(20)采用信号线连接。

4.按照权利要求1所述的一种解耦式制动能量回收系统，其特征在于，所述的执行装置还包括有右前轮轮速传感器(8)、左前轮轮速传感器(13)、右后轮轮速传感器(14)与左后轮轮速传感器(18)；

所述的右前轮制动分泵(9)与左前轮制动分泵(12)为单腔制动分泵，右后轮制动分泵(15)与左后轮制动分泵(17)为双腔制动分泵；左前轮制动分泵(12)、右前轮制动分泵(9)、左后轮制动分泵(17)与右后轮制动分泵(15)分别和左前轮、右前轮、左后轮与右后轮的制动器进行机械连接；

所述的右前轮轮速传感器(8)、左前轮轮速传感器(13)、右后轮轮速传感器(14)与左后轮轮速传感器(18)采用霍尔式轮速传感器；

左前轮轮速传感器(13)、右前轮轮速传感器(8)、左后轮轮速传感器(18)与右后轮轮速传感器(14)分别安装在左前轮、右前轮、左后轮与右后轮上；右前轮轮速传感器(8)、左前轮轮速传感器(13)、右后轮轮速传感器(14)与左后轮轮速传感器(18)的接线端分别和气压调节装置中的HCU整车控制器(20)采用信号线连接。

5.按照权利要求1所述的一种解耦式制动能量回收系统，其特征在于，所述的能量回收装置分别安装在前轴与后轴上是指：

所述的能量回收装置包括有前轴差速器(10)、前轴电机(11)、后轴差速器(16)与后轴电机(37)；

所述的前轴差速器(10)与前轴电机(11)机械连接，后轴差速器(16)与后轴电机(37)机械连接，其中前轴差速器(10)与后轴差速器(16)分别安装在前轴和后轴上。

6.权利要求1所述的一种解耦式制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述的一种解耦式制动能量回收系统的控制方法的步骤如下：

1.检测车辆是否处于制动状态

1)制动控制器接收由HCU整车控制器(20)发出的制动标志位信号，如果制动标志位为1则进入步骤2，如果制动标志位为0则进入步骤2)；

2)此时前轴失效开关阀(28)、后轴失效开关阀(33)、前轴线控电磁阀(21)、后轴线控电磁阀(35)线圈断电，系统初始化；

2.检测车辆是否正常建压，如不能正常建压则进入制动失效模式

通过前轴压力传感器(27)和后轴压力传感器(6)采集前后轴制动回路的压力信号P_f和P_r，如果P_f>0且P_r>0则进入步骤3，否则进入制动失效模式；

3.判断是否进入驻车制动或解除驻车制动模式

1)通过最大轮速法通过轮速传感器采集到的轮速信号求得车辆当前车速，车速计算如下式所示：

<mrow> <mi>v</mi> <mo>=</mo> <msub> <mrow> <mo>{</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mi>&amp;phi;</mi> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>}</mo> </mrow> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mrow>

其中v为车速，单位为m/s；ω_k为第k个轮的轮速，单位为rad/s；φ为车轮的有效直径，单位为m；然后对车速进行判断，若车速大于0则进入步骤4，若车速等于0则进入步骤2)；

2)对驻车制动状态进行判断，若驻车制动信号位处于激活模式则进入驻车制动模式，否则进入解除驻车制动模式；

4.获取制动踏板开度及驾驶员需求总制动力；

5.对驾驶模式进行识别；

6.对制动力进行分配。

7.按照权利要求6所述的一种解耦式制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述的获取制动踏板开度及驾驶员需求总制动力是指：

1)通过制动踏板位移传感器(32)获取制动踏板开度K_制动，

2)根据原车的制动力——踏板位移曲线来确定该制动踏板开度下的驾驶员需求制动力F_总。

8.按照权利要求6所述的一种解耦式制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述的对驾驶模式进行识别是指：

控制算法集成在HCU整车控制器(20)中，根据整车制动力分配系数获取前后轴制动力大小分配，并此时经过制动踏板开度K_制动与门限值S的比较来选择合适的制动模式，具体步骤为：

1)若制动踏板开度K_制动≤S_门限1，则选用纯电机制动模式；

2)若制动踏板开度S_门限1＜K_制动≤S_门限2则选用电气联合制动模式，此模式选择后还需刷写下层算法，即电机制动力与气制动力的关系为：电机制动力为主，电机制动力提供不到的部分由机械制动力进行补充；

3)若制动踏板开度K_制动＞S_门限2，则进入高强度制动模式。

9.按照权利要求6所述的一种解耦式制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述的对制动力进行分配是指：

1)通过获取制动踏板开度及驾驶员需求总制动力步骤确定的F_总在目标车型的制动力分配曲线上找到对应的实际制动力分配系数β，然后通过下式确定前轴制动力F_f和后轴制动力F_r：

F_f＝F_总·β

F_r＝F_总-F_f

2)根据步骤1)确定的前轴制动力F_f与后轴制动力F_r以及对驾驶模式进行识别步骤确定的制动模式对前后轴电、气制动力进行划分。